JPH07306376A - Holographic light beam scanning device - Google Patents

Holographic light beam scanning device

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JPH07306376A
JPH07306376A JP9965094A JP9965094A JPH07306376A JP H07306376 A JPH07306376 A JP H07306376A JP 9965094 A JP9965094 A JP 9965094A JP 9965094 A JP9965094 A JP 9965094A JP H07306376 A JPH07306376 A JP H07306376A
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JP
Japan
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light beam
beam scanning
hologram element
scanning
hologram
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Application number
JP9965094A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Sato
敦 佐藤
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Filing date
Publication date
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  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、走査線の湾曲をなくしかつ収差を極
力小さくししかもレーザー波長変動による集光位置の変
動をなくして光ビームの走査精度を高めることを最も主
要な目的とする。 【構成】本発明は、光ビーム走査用ホログラム素子とし
て、回転方向とほぼ垂直な方向に1エレメント中で回転
方向に従って空間周波数が変化するような干渉縞が記録
されてなる回転自在な光ビーム走査用ホログラム素子を
用い、光ビームを発生するレーザー光源と光ビーム走査
用ホログラム素子との間に、レーザー光源からの光ビー
ムを集束して光ビーム走査用ホログラム素子に入射させ
る集束用ホログラムレンズを配設することを特徴として
いる。
(57) [Summary] [Object] The most important object of the present invention is to improve the scanning accuracy of a light beam by eliminating the curvature of the scanning line, minimizing aberrations, and eliminating the fluctuation of the focusing position due to the fluctuation of the laser wavelength. To aim. According to the present invention, as a hologram element for scanning a light beam, a rotatable light beam scanning in which interference fringes whose spatial frequency changes in one element in a direction substantially perpendicular to the rotation direction are recorded according to the rotation direction. A hologram lens for focusing is used between the laser light source that generates a light beam and the hologram element for scanning the light beam, and a focusing hologram lens that focuses the light beam from the laser light source and makes it enter the hologram element for scanning the light beam is arranged. It is characterized by setting up.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光ビームを走査するの
に用いられるホログラフィック光ビーム走査装置に係
り、特に走査線の湾曲をなくしかつ収差を極力小さくし
しかもレーザー波長変動による集光位置の変動をなくし
て光ビームの走査精度を高められるようにしたホログラ
フィック光ビーム走査装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a holographic light beam scanning device used for scanning a light beam, and in particular, it eliminates the curvature of a scanning line and minimizes aberrations, and the focusing position due to laser wavelength fluctuation. The present invention relates to a holographic light beam scanning device capable of improving the scanning accuracy of a light beam by eliminating the fluctuation of

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、光ビームを走査するための光
ビーム走査装置としては、種々のものが用いられている
が、その一つとして、光ビーム走査用ホログラム素子を
備えた光ビーム走査装置がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, various types of light beam scanning devices for scanning a light beam have been used. One of them is a light beam scanning device having a light beam scanning hologram element. There is.

【0003】この場合、従来の光ビーム走査用ホログラ
ム素子は、その構成例を図6に示すように、それ自体の
回転方向とほぼ同じ方向に同心円状の干渉縞を形成して
作製されている。
In this case, the conventional hologram element for scanning a light beam is manufactured by forming concentric interference fringes in a direction substantially the same as the rotation direction of itself, as shown in FIG. .

【0004】しかしながら、この種の光ビーム走査用ホ
ログラム素子は、ホログラムレンズと同じものであるこ
とから、図7に示すように、走査線が湾曲したり、大き
な収差が発生したり、あるいはレーザー波長の変動によ
り集光位置が変動するという問題がある。
However, since this kind of light beam scanning hologram element is the same as the hologram lens, as shown in FIG. 7, the scanning line is curved, a large aberration is generated, or the laser wavelength is increased. There is a problem that the condensing position fluctuates due to the fluctuation of.

【0005】そこで、最近では、このような問題を解消
するものとして、例えば“特開昭58−172617号
公報”等に示されるように、収差を補正するためのホロ
グラムレンズをもう1枚別個に使用したものが提案され
てきている。しかしながら、この種のものでは、それ自
体を作製する方法が非常に複雑であるという問題があ
る。
Therefore, recently, as a means for solving such a problem, another hologram lens for correcting aberration is separately provided as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 172617/1983. The one used has been proposed. However, this type has a problem that the method for manufacturing itself is very complicated.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
光ビーム走査装置においては、光ビームの走査精度が低
いという問題があった。本発明は、上記のような問題点
を解消するために成されたもので、走査線の湾曲をなく
しかつ収差を極力小さくししかもレーザー波長変動によ
る集光位置の変動をなくして光ビームの走査精度を高め
ることが可能なホログラフィック光ビーム走査装置を提
供することを目的とする。
As described above, the conventional light beam scanning device has a problem that the scanning accuracy of the light beam is low. The present invention has been made to solve the above problems, and scans a light beam by eliminating the curvature of the scanning line and minimizing aberrations, and eliminating the fluctuation of the focusing position due to the fluctuation of the laser wavelength. An object of the present invention is to provide a holographic light beam scanning device capable of improving accuracy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、まず、請求項1に係る発明では、光ビームを走査
するのに用いられる光ビーム走査装置において、光ビー
ムを発生するレーザー光源と、回転方向とほぼ垂直な方
向に1エレメント中で回転方向に従って空間周波数が変
化するような干渉縞が記録されてなる回転自在な光ビー
ム走査用ホログラム素子と、レーザー光源と光ビーム走
査用ホログラム素子との間に配設され、レーザー光源か
らの光ビームを集束して光ビーム走査用ホログラム素子
に入射させる集束用ホログラムレンズとを備えて成る。
In order to achieve the above object, first, in the invention according to claim 1, in a light beam scanning device used for scanning a light beam, a laser light source for generating a light beam. And a rotatable light beam scanning hologram element in which interference fringes are recorded in one element in a direction substantially perpendicular to the rotation direction such that the spatial frequency changes according to the rotation direction, a laser light source and a light beam scanning hologram. And a focusing hologram lens which is disposed between the element and the element and focuses the light beam from the laser light source to make it enter the hologram element for scanning the light beam.

【0008】また、請求項2に係る発明では、上記請求
項1に係る発明のホログラフィック光ビーム走査装置に
おいて、光ビーム走査用ホログラム素子からの回折光の
出射側に、光路長補正用のガラスを付加して成る。
According to a second aspect of the invention, in the holographic light beam scanning device of the first aspect of the invention, a glass for optical path length correction is provided on the emission side of the diffracted light from the light beam scanning hologram element. Is added.

【0009】ここで、特に上記光ビーム走査用ホログラ
ム素子を体積位相型ホログラム素子としている。また、
上記集束用ホログラムレンズを体積位相型ホログラム素
子としている。
In particular, the hologram element for scanning the light beam is a volume phase hologram element. Also,
The focusing hologram lens is a volume phase hologram element.

【0010】[0010]

【作用】従って、本発明のホログラフィック光ビーム走
査装置においては、光ビーム走査用ホログラム素子とし
て、それ自体の回転方向とほぼ垂直な方向に1エレメン
ト中で回転方向に従って空間周波数が変化するような干
渉縞が記録されてなる回転自在な光ビーム走査用ホログ
ラム素子を用い、また光ビームを発生するレーザー光源
と光ビーム走査用ホログラム素子との間に、レーザー光
源からの光ビームを集束して光ビーム走査用ホログラム
素子に入射させる集束用ホログラムレンズを配設するこ
とにより、光の集束機能は集束用ホログラムレンズが持
ち、光の走査機能を光ビーム走査用ホログラム素子が持
つようになるため、装置設計の自由度を増すことができ
る。
Therefore, in the holographic light beam scanning device of the present invention, as a light beam scanning hologram element, the spatial frequency is changed in one element in a direction substantially perpendicular to the rotation direction of the light beam scanning device. A rotatable light beam scanning hologram element in which interference fringes are recorded is used, and the light beam from the laser light source is focused between the laser light source that generates the light beam and the light beam scanning hologram element. By arranging the focusing hologram lens to be incident on the beam scanning hologram element, the focusing hologram lens has the focusing function of light and the optical beam scanning hologram element has the scanning function of light. The degree of freedom in design can be increased.

【0011】また、これと同時に、光ビーム走査用ホロ
グラム素子は、レンズとしてではなく直線グレーティン
グとして機能するため、走査線の湾曲をなくすることが
できる。さらに、収差は、集束機能を持つ集束用ホログ
ラムレンズにしかないため、光ビーム走査用ホログラム
素子と関係なく十分に小さくすることができる。さらに
また、集束用ホログラムレンズと光ビーム走査用ホログ
ラム素子とにより、レーザーの波長変動がある場合にも
集光位置が変動しないような配置と回折角度になってい
る。
At the same time, the hologram element for scanning the light beam functions not as a lens but as a linear grating, so that the curvature of the scanning line can be eliminated. Further, the aberration can be made sufficiently small irrespective of the hologram element for scanning the light beam because only the focusing hologram lens having the focusing function has the aberration. Further, the focusing hologram lens and the light beam scanning hologram element are arranged and arranged so that the focusing position does not change even when the wavelength of the laser changes.

【0012】これにより、光ビームの走査精度を高める
ことができる。さらに、光ビーム走査用ホログラム素子
からの回折光の出射側(光ビーム走査用ホログラム素子
と感光ドラムとの間)に、光路長を補正するための光路
長補正用ガラスを配設することにより、周辺部において
スポット像を小さくする、すなわち解像度を高めること
ができる。
As a result, the scanning accuracy of the light beam can be improved. Furthermore, by disposing an optical path length correction glass for correcting the optical path length on the emission side of the diffracted light from the light beam scanning hologram element (between the light beam scanning hologram element and the photosensitive drum), It is possible to reduce the spot image in the peripheral portion, that is, to improve the resolution.

【0013】一方、光ビーム走査用ホログラム素子を体
積位相型ホログラム素子とすることにより、前述のよう
に不必要な直接透過光や−1次回折光はなくなり、垂直
方向から光を入射させることが可能となるばかりでな
く、回折効率が高いために光の利用効率が高くなり、低
出力のレーザーでも光ビーム走査装置を実現することが
可能となる。
On the other hand, by using the volume phase hologram element as the light beam scanning hologram element, unnecessary direct transmitted light and -1st order diffracted light are eliminated as described above, and light can be made incident in the vertical direction. In addition to the above, since the diffraction efficiency is high, the light utilization efficiency is high, and it becomes possible to realize a light beam scanning device even with a low output laser.

【0014】これにより、装置自体の低価格化、小型
化、および軽量化を図ることができる。また、集束用ホ
ログラムレンズを体積位相型ホログラム素子とすること
により、前述のように不必要な直接透過光や−1次回折
光はなくなると同時に、回折効率が高いために光の利用
効率が高くなり、低出力のレーザーでも光ビーム走査装
置を実現することが可能となる。これにより、装置自体
の低価格化、小型化、および軽量化をより一層図ること
ができる。
This makes it possible to reduce the cost, size, and weight of the device itself. In addition, by using a volume phase hologram element for the focusing hologram lens, unnecessary direct transmitted light and -1st order diffracted light are eliminated as described above, and at the same time, the light utilization efficiency is increased due to the high diffraction efficiency. It is possible to realize a light beam scanning device even with a low-power laser. This makes it possible to further reduce the cost, size, and weight of the device itself.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。図1は、本発明による光ビーム走
査用ホログラム素子の構成例を示す平面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a configuration example of a light beam scanning hologram element according to the present invention.

【0016】すなわち、図1に示すように、本実施例の
光ビーム走査用ホログラム素子1は、それ自体の回転方
向とほぼ垂直な方向に1エレメント中で回転方向に従っ
て空間周波数が高くなるような干渉縞が記録されてなっ
ている。
That is, as shown in FIG. 1, the hologram element 1 for scanning a light beam according to the present embodiment has a spatial frequency that increases in one element in the direction substantially perpendicular to the direction of rotation of the element. Interference fringes are recorded.

【0017】ここで、光ビーム走査用ホログラム素子1
を体積位相型ホログラム素子としている。次に、図2は
本実施例の光ビーム走査用ホログラム素子1を備えたホ
ログラフィック光ビーム走査装置を、A4サイズの紙を
プリントすることが可能なレーザープリンターの書き込
み部に適用した場合の構成例を示す概要図である。
Here, the light beam scanning hologram element 1
Is a volume phase hologram element. Next, FIG. 2 shows a configuration in which the holographic light beam scanning device including the light beam scanning hologram element 1 of this embodiment is applied to a writing unit of a laser printer capable of printing A4 size paper. It is a schematic diagram showing an example.

【0018】すなわち、図2に示すように、本実施例の
ホログラフィック光ビーム走査装置は、光ビームを発生
するレーザー光源である半導体レーザー2と、回転方向
とほぼ垂直な方向に1エレメント中で回転方向に従って
空間周波数が高くなるような干渉縞が記録されてなる回
転自在な上記光ビーム走査用ホログラム素子1と、半導
体レーザー2と光ビーム走査用ホログラム素子1との間
に配設され、半導体レーザー2からの光ビームを集束し
て光ビーム走査用ホログラム素子1に入射させる集束用
ホログラムレンズ3と、光ビーム走査用ホログラム素子
1からの回折光の出射側、すなわち光ビーム走査用ホロ
グラム素子1と感光ドラム4との間に配設され、光路長
を補正するための光路長補正用ガラス5とから構成して
いる。
That is, as shown in FIG. 2, the holographic light beam scanning device of this embodiment includes a semiconductor laser 2 which is a laser light source for generating a light beam, and one element in a direction substantially perpendicular to the rotation direction. The rotatable optical beam scanning hologram element 1 in which interference fringes having a higher spatial frequency are recorded according to the rotation direction is disposed between the semiconductor laser 2 and the optical beam scanning hologram element 1. A focusing hologram lens 3 for focusing the light beam from the laser 2 and making it enter the light beam scanning hologram element 1, and an exit side of the diffracted light from the light beam scanning hologram element 1, that is, the light beam scanning hologram element 1. And an optical path length correcting glass 5 for correcting the optical path length, which is arranged between the photosensitive drum 4 and the photosensitive drum 4.

【0019】ここで、半導体レーザー2としては、78
0nmの半導体レーザーを用いる。また、光ビーム走査用
ホログラム素子1から感光ドラム4までの距離は300
mmで、走査長は240mmである。
Here, as the semiconductor laser 2, 78
A 0 nm semiconductor laser is used. The distance from the light beam scanning hologram element 1 to the photosensitive drum 4 is 300.
mm, the scan length is 240 mm.

【0020】さらに、集束用ホログラムレンズ3を体積
位相型ホログラム素子としている。次に、上記光ビーム
走査用ホログラム素子1は、以下のいずれかの方法によ
り作製する。
Further, the focusing hologram lens 3 is a volume phase hologram element. Next, the light beam scanning hologram element 1 is manufactured by any of the following methods.

【0021】(a)図3に示すように、トーリック面を
持った屈折光学素子(または反射光学素子)6からのレ
ーザー光を物体光とし、これをハーフミラー7からのレ
ーザー光である参照光と干渉させて、フォトレジスト感
光材料8に干渉縞を記録することにより作製する方法。
(A) As shown in FIG. 3, a laser beam from a refractive optical element (or a reflective optical element) 6 having a toric surface is used as an object beam, and this is a reference beam which is a laser beam from a half mirror 7. And the interference fringes are recorded on the photoresist photosensitive material 8 so as to produce the pattern.

【0022】すなわち、この方法は、光ビーム走査用ホ
ログラム素子1の回転軸から円周方向に向かう半径と同
じ向きに、位置的に空間周波数の異なる干渉縞をレーザ
ー光の干渉によりホログラフィックに記録する方法であ
る。
That is, according to this method, interference fringes having spatially different spatial frequencies are holographically recorded in the same direction as the radius from the rotation axis of the light beam scanning hologram element 1 toward the circumferential direction. Is the way to do it.

【0023】このため、シリンドリカルレンズを回転方
向に伸ばしたようなトーリック面を持つ屈折光学素子
(または反射光学素子)6からの光を物体光としてい
る。 (b)電子線描画装置やレーザー描画装置あるいはその
他のパターン描画装置を用いて、干渉縞のパターンをマ
スク描画し、その後必要サイズに縮小して写真複製また
は密着露光することにより作製する方法。
For this reason, the light from the refractive optical element (or reflective optical element) 6 having a toric surface obtained by extending the cylindrical lens in the rotational direction is used as object light. (B) A method in which a pattern of interference fringes is mask-drawn using an electron beam drawing apparatus, a laser drawing apparatus, or another pattern drawing apparatus, and then the pattern is reduced to a required size and photograph reproduction or contact exposure is performed.

【0024】すなわち、この方法は、光ビーム走査用ホ
ログラム素子1の回転軸から円周方向に向かう半径と同
じ向きに、位置的に空間周波数の異なる干渉縞をマスク
パターンから等倍複写または縮小複写することで記録す
る方法である。
That is, according to this method, interference fringes having spatially different spatial frequencies in the same direction as the radius extending from the rotation axis of the light beam scanning hologram element 1 in the circumferential direction are copied from the mask pattern in the same size or reduced size. It is a method of recording by doing.

【0025】このマスクパターンは、電子線描画装置や
レーザー描画装置等の微細パターニングが可能な装置で
あれば、等倍での描画、複写により作製される。また、
解像力の低いレーザープリンターやプロッター、フィル
ムプリンター等では、縮小複写することで作製される。
This mask pattern is produced by drawing and copying at the same size if it is an apparatus capable of fine patterning such as an electron beam drawing apparatus or a laser drawing apparatus. Also,
Laser printers, plotters, film printers, etc., which have low resolving power, are produced by reduction copying.

【0026】本実施例では、具体的な例として、図3に
示すような光学系を用いて、フォトレジスト感光材料8
に干渉縞を記録し、現像、水洗、乾燥して作製した。こ
の場合、光源であるレーザーとしては、フォトレジスト
が高感度であるHe−Cdレーザー(442nm)を用い
た。
In this embodiment, as a concrete example, a photoresist photosensitive material 8 is used by using an optical system as shown in FIG.
Interference fringes were recorded on, and developed, washed with water and dried. In this case, a He-Cd laser (442 nm) whose photoresist has high sensitivity was used as a laser as a light source.

【0027】また、光ビーム走査用ホログラム素子1の
大きさとしては、直径が約100mmの円形であり、ここ
に図1に示すように8個のホログラム素子を配置した。
次に、以上のように構成した本実施例の光ビーム走査用
ホログラム素子1を備えたホログラフィック光ビーム走
査装置の作用について説明する。
The light beam scanning hologram element 1 has a circular shape with a diameter of about 100 mm, and eight hologram elements are arranged therein as shown in FIG.
Next, the operation of the holographic light beam scanning device provided with the light beam scanning hologram element 1 of the present embodiment configured as described above will be described.

【0028】図2において、半導体レーザー2から出た
発散球面波は、焦点距離350mmの集束用ホログラムレ
ンズ3で集束光となり、光ビーム走査用ホログラム素子
1で回折して感光ドラム4上に集光する。そして、この
場合、光ビーム走査用ホログラム素子1が回転すると、
回折角が変化して走査することになる。
In FIG. 2, the diverging spherical wave emitted from the semiconductor laser 2 becomes focused light by the focusing hologram lens 3 having a focal length of 350 mm, diffracted by the light beam scanning hologram element 1 and focused on the photosensitive drum 4. To do. Then, in this case, when the light beam scanning hologram element 1 rotates,
The diffraction angle changes and scanning is performed.

【0029】この時、透過光が直接に感光ドラム4に入
らないように、入射光の角度は25度としている。従っ
て、図2中の光ビーム走査用ホログラム素子1の1エレ
メントの右端で65.7本/mm、左端で1018本/mm
の空間周波数の回折格子をそれぞれ記録している。この
ため、右端での回折角度は3.2度、左端では46.8
度となり、感光ドラム4上で240mm走査することがで
きる。
At this time, the angle of the incident light is set to 25 degrees so that the transmitted light does not directly enter the photosensitive drum 4. Therefore, 65.7 lines / mm at the right end and 1018 lines / mm at the left end of one element of the light beam scanning hologram element 1 in FIG.
The diffraction gratings with the spatial frequencies of are recorded respectively. Therefore, the diffraction angle at the right end is 3.2 degrees, and at the left end is 46.8.
It is possible to scan 240 mm on the photosensitive drum 4.

【0030】ただし、回折角度が大きくなると、光ビー
ム走査用ホログラム素子1から感光ドラム4までの距離
が最大で323mmと大きくなり、焦点ずれを起こす恐れ
もあるため、光ビーム走査用ホログラム素子1で回折し
た光に対し、光路長補正用ガラス5で光路長を補償した
上で、感光ドラム4上に集光するようにする。
However, when the diffraction angle becomes large, the distance from the light beam scanning hologram element 1 to the photosensitive drum 4 becomes as large as 323 mm, which may cause defocusing. The diffracted light is compensated for the optical path length by the optical path length correction glass 5 and then condensed on the photosensitive drum 4.

【0031】また、透過光や−1次回折光の影響を避け
るために、図2に示すように、入射光は干渉縞と垂直な
斜め方向から入射するようにしている。さらに、集束用
ホログラムレンズ3は光ビーム走査用ホログラム素子1
の1エレメントで低空間周波数側に配置して、半導体レ
ーザー2の波長変動が起った場合に、図中波線で示され
るように光ビーム走査用ホログラム素子1とは反対方向
に回折角度が変化し、結果として感光ドラム4上の集光
位置が変動しないようにしている。
Further, in order to avoid the influence of the transmitted light and the minus first-order diffracted light, as shown in FIG. 2, the incident light is made incident from an oblique direction perpendicular to the interference fringes. Further, the focusing hologram lens 3 is used as the light beam scanning hologram element 1.
When the wavelength variation of the semiconductor laser 2 occurs by arranging one element on the low spatial frequency side, the diffraction angle changes in the direction opposite to the light beam scanning hologram element 1 as shown by the broken line in the figure. As a result, the condensing position on the photosensitive drum 4 is prevented from changing.

【0032】上述したように、本実施例の光ビーム走査
用ホログラム素子1を備えたホログラフィック光ビーム
走査装置においては、光ビーム走査用ホログラム素子と
して、それ自体の回転方向とほぼ垂直な方向に1エレメ
ント中で回転方向に従って空間周波数が高くなるような
干渉縞が記録されてなる回転自在な光ビーム走査用ホロ
グラム素子1を用い、また光ビームを発生する半導体レ
ーザー2と光ビーム走査用ホログラム素子1との間に、
半導体レーザー2からの光ビームを集束して光ビーム走
査用ホログラム素子1に入射させる集束用ホログラムレ
ンズ3を配設しているので、光の集束機能は集束用ホロ
グラムレンズ3が持ち、光の走査機能を光ビーム走査用
ホログラム素子1が持つようになるため、装置設計の自
由度を増すことが可能となる。
As described above, in the holographic light beam scanning device including the light beam scanning hologram element 1 of this embodiment, the light beam scanning hologram element is used as a hologram element for light beam scanning in a direction substantially perpendicular to the rotation direction of itself. A rotatable light beam scanning hologram element 1 in which interference fringes having a spatial frequency that increases according to the rotation direction are recorded in one element is used, and a semiconductor laser 2 that generates a light beam and a light beam scanning hologram element are used. Between 1 and
Since the focusing hologram lens 3 that focuses the light beam from the semiconductor laser 2 and makes it enter the light beam scanning hologram element 1 is provided, the focusing hologram lens 3 has the function of focusing the light and the light scanning is performed. Since the light beam scanning hologram element 1 has the function, the degree of freedom in device design can be increased.

【0033】また、これと同時に、光ビーム走査用ホロ
グラム素子1は、レンズとしてではなく直線グレーティ
ングとして機能するため、走査線の湾曲をなくすること
が可能となる。さらに、収差は、集束機能を持つ集束用
ホログラムレンズ3にしかないため、光ビーム走査用ホ
ログラム素子1と関係なく十分に小さくすることが可能
となる。さらにまた、集束用ホログラムレンズ3と光ビ
ーム走査用ホログラム素子1とにより、半導体レーザー
2の波長変動がある場合にも集光位置が変動しないよう
な配置と回折角度しているため、半導体レーザー2の波
長変動がある場合においても、集光位置が変動するよう
なことがない。
At the same time, the light beam scanning hologram element 1 functions not as a lens but as a linear grating, so that it is possible to eliminate the curvature of the scanning line. Further, since the aberration is present only in the focusing hologram lens 3 having the focusing function, it is possible to make the aberration sufficiently small irrespective of the light beam scanning hologram element 1. Furthermore, the focusing hologram lens 3 and the light beam scanning hologram element 1 are arranged and diffracted so that the focusing position does not change even when the wavelength of the semiconductor laser 2 changes. Even when there is a wavelength variation, the focus position does not vary.

【0034】これにより、光ビームの走査精度を高める
ことができる。さらに、光ビーム走査用ホログラム素子
1からの回折光の出射側、すなわち光ビーム走査用ホロ
グラム素子1と感光ドラム4との間に、光路長を補正す
るための光路長補正用ガラス5を配設しているので、周
辺部においてスポット像を小さくする、すなわち解像度
を高めることが可能となる。
As a result, the scanning accuracy of the light beam can be improved. Further, an optical path length correction glass 5 for correcting the optical path length is provided on the emission side of the diffracted light from the light beam scanning hologram element 1, that is, between the light beam scanning hologram element 1 and the photosensitive drum 4. Therefore, it is possible to reduce the spot image in the peripheral portion, that is, to improve the resolution.

【0035】一方、光ビーム走査用ホログラム素子1を
体積位相型ホログラム素子としているので、回折効率を
ほぼ100%にすることができるため、不必要な直接透
過光や−1次回折光はなくなり、図4に示すように、垂
直方向から光を入射させることが可能となるばかりでな
く、回折効率が高いために光の利用効率が高くなり、低
出力のレーザーでも光ビーム走査装置を実現することが
できる。
On the other hand, since the light beam scanning hologram element 1 is a volume phase type hologram element, the diffraction efficiency can be almost 100%, so that unnecessary direct transmitted light and -1st order diffracted light are eliminated. As shown in FIG. 4, not only is it possible to make light incident in the vertical direction, but also high light utilization efficiency due to high diffraction efficiency, and a light beam scanning device can be realized even with a low-power laser. it can.

【0036】これにより、装置自体の低価格化、小型
化、および軽量化を図ることが可能となる。また、集束
用ホログラムレンズ3を体積位相型ホログラム素子とし
ているので、前述のように不必要な直接透過光や−1次
回折光はなくなると同時に、回折効率が高いために光の
利用効率が高くなり、低出力のレーザーでも光ビーム走
査装置を実現することが可能となる。
As a result, the cost, size and weight of the apparatus itself can be reduced. In addition, since the focusing hologram lens 3 is a volume phase hologram element, unnecessary direct transmitted light and -1st order diffracted light are eliminated as described above, and at the same time, the diffraction efficiency is high and the light utilization efficiency is high. It is possible to realize a light beam scanning device even with a low-power laser.

【0037】これにより、装置自体の低価格化、小型
化、および軽量化をより一層図ることが可能となる。一
方、本実施例の光ビーム走査用ホログラム素子1を製造
する際には、トーリック面を持った屈折光学素子または
反射光学素子6からのレーザー光を物体光とし、これを
参照光と干渉させて干渉縞を記録するか、または電子線
描画装置やレーザー描画装置あるいはその他のパターン
描画装置を用いて、干渉縞のパターンをマスク描画し、
その後必要サイズに縮小して写真複製または密着露光す
ることによって作製するようにしているので、従来のよ
うに収差を補正用のホログラムレンズを別個に用いるこ
とが不要であるため、光ビーム走査用ホログラム素子1
の作製を容易に行なうことが可能となる。
This makes it possible to further reduce the cost, size and weight of the device itself. On the other hand, when manufacturing the light beam scanning hologram element 1 of the present embodiment, the laser light from the refractive optical element or the reflective optical element 6 having a toric surface is used as the object light and interfered with the reference light. The interference fringes are recorded, or the pattern of the interference fringes is mask-drawn using an electron beam drawing device, a laser drawing device, or another pattern drawing device,
After that, the hologram is manufactured by reducing the size to a required size and performing photocopying or contact exposure, so that it is not necessary to separately use a hologram lens for aberration correction as in the conventional case. Element 1
Can be easily manufactured.

【0038】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、次のようにしても同様に実施できるものであ
る。 (a)上記実施例では、光ビーム走査用ホログラム素子
1を体積位相型ホログラム素子とする場合について説明
したが、これに限らず、光ビーム走査用ホログラム素子
1をその他の型のホログラム素子とするようにしてもよ
い。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be implemented in the same manner as described below. (A) In the above embodiment, the case where the light beam scanning hologram element 1 is a volume phase type hologram element has been described, but the present invention is not limited to this, and the light beam scanning hologram element 1 is another type hologram element. You may do it.

【0039】(b)上記実施例では、集束用ホログラム
レンズ3を体積位相型ホログラム素子とする場合につい
て説明したが、これに限らず、集束用ホログラムレンズ
3をその他の型のホログラム素子とするようにしてもよ
い。
(B) In the above embodiment, the case where the focusing hologram lens 3 is a volume phase type hologram element has been described, but the present invention is not limited to this, and the focusing hologram lens 3 may be another type hologram element. You may

【0040】(c)上記実施例では、光ビーム走査用ホ
ログラム素子として、回転方向とほぼ垂直な方向に1エ
レメント中で回転方向に従って空間周波数が高くなるよ
うな干渉縞が記録されてなる光ビーム走査用ホログラム
素子を用いる場合について説明したが、これに限らず、
光ビーム走査用ホログラム素子として、回転方向とほぼ
垂直な方向に1エレメント中で回転方向に従って空間周
波数が低くなるような干渉縞が記録されてなる光ビーム
走査用ホログラム素子を用いる場合についても、本発明
を同様に適用して前述の場合と同様の効果が得られるも
のである。
(C) In the above embodiment, the light beam scanning hologram element is a light beam in which interference fringes are recorded in one element in a direction substantially perpendicular to the rotation direction such that the spatial frequency increases in the rotation direction in one element. Although the case of using the scanning hologram element has been described, the invention is not limited to this.
Also, as a hologram element for scanning a light beam, a hologram element for scanning a beam used in which an interference fringe in which a spatial frequency is lowered in one element in a direction substantially perpendicular to the rotation direction is recorded By applying the invention in the same manner, the same effect as the above case can be obtained.

【0041】(d)上記実施例では、光ビーム走査用ホ
ログラム素子からの回折光の出射側に、光路長補正用の
ガラスを設ける場合について説明したが、この光路長補
正用のガラスは、必要に応じて設ければよいものであ
る。
(D) In the above embodiment, the case where the glass for correcting the optical path length is provided on the exit side of the diffracted light from the hologram element for scanning the light beam has been described. However, the glass for correcting the optical path length is necessary. It should be provided according to the above.

【0042】図5は、光路長を補正するための光路長補
正用ガラス5を有さない本実施例の光ビーム走査用ホロ
グラム素子1を備えたホログラフィック光ビーム走査装
置を、A4サイズの紙をプリントすることが可能なレー
ザープリンターの書き込み部に適用した場合の構成例を
示す概要図である。
FIG. 5 shows a holographic light beam scanning apparatus equipped with a light beam scanning hologram element 1 of the present embodiment, which does not have a light path length correcting glass 5 for correcting the light path length. It is a schematic diagram showing a configuration example when applied to a writing unit of a laser printer capable of printing.

【0043】(e)上記実施例では、レーザー光源とし
て半導体レーザーを用いる場合について説明したが、こ
れに限らず、レーザー光源としてその他のレーザーを用
いる場合についても、本発明を同様に適用して前述の場
合と同様の効果が得られるものである。
(E) In the above embodiment, the case where the semiconductor laser is used as the laser light source has been described, but the present invention is similarly applied to the case where other lasers are used as the laser light source. The same effect as in the above case can be obtained.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
ビーム走査用ホログラム素子として、回転方向とほぼ垂
直な方向に1エレメント中で回転方向に従って空間周波
数が変化するような干渉縞が記録されてなる回転自在な
光ビーム走査用ホログラム素子を用い、光ビームを発生
するレーザー光源と光ビーム走査用ホログラム素子との
間に、レーザー光源からの光ビームを集束して光ビーム
走査用ホログラム素子に入射させる集束用ホログラムレ
ンズを配設し、さらに必要に応じて、光ビーム走査用ホ
ログラム素子からの回折光の出射側に、光路長を補正す
るための光路長補正用ガラスを配設するようにしたの
で、走査線の湾曲をなくしかつ収差を極力小さくししか
もレーザー波長変動による集光位置の変動をなくして光
ビームの走査精度を高めることが可能なホログラフィッ
ク光ビーム走査装置が提供できる。
As described above, according to the present invention, as a hologram element for scanning a light beam, interference fringes in which the spatial frequency changes according to the rotation direction in one element in a direction substantially perpendicular to the rotation direction are recorded. Using the rotatable hologram element for scanning a light beam, the hologram element for scanning a light beam is formed by focusing the light beam from the laser light source between the laser light source for generating a light beam and the hologram element for scanning a light beam. A focusing hologram lens to be incident on the optical path length correction glass is disposed, and if necessary, an optical path length correction glass for correcting the optical path length is disposed on the exit side of the diffracted light from the light beam scanning hologram element. Therefore, the curvature of the scanning line is eliminated, the aberration is minimized, and the fluctuation of the focusing position due to the fluctuation of the laser wavelength is eliminated to improve the scanning accuracy of the light beam. Mel is possible holographic optical beam scanning device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による光ビーム走査用ホログラム素子の
一実施例を示す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a hologram element for scanning a light beam according to the present invention.

【図2】同実施例の光ビーム走査用ホログラム素子を備
えたホログラフィック光ビーム走査装置を、レーザープ
リンターの書き込み部に適用した場合の一構成例を示す
概要図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example in which the holographic light beam scanning device including the light beam scanning hologram element of the embodiment is applied to a writing unit of a laser printer.

【図3】同実施例の光ビーム走査用ホログラム素子を作
製する方法の一例を説明するための概要図。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an example of a method for manufacturing the light beam scanning hologram element according to the embodiment.

【図4】同実施例の光ビーム走査用ホログラム素子を備
えたホログラフィック光ビーム走査装置を、レーザープ
リンターの書き込み部に適用した場合の他の構成例を示
す概要図。
FIG. 4 is a schematic diagram showing another configuration example in the case where the holographic light beam scanning device including the light beam scanning hologram element of the same embodiment is applied to a writing unit of a laser printer.

【図5】本発明による光ビーム走査用ホログラム素子を
備えたホログラフィック光ビーム走査装置を、レーザー
プリンターの書き込み部に適用した場合の他の構成例を
示す概要図。
FIG. 5 is a schematic view showing another configuration example when the holographic light beam scanning device including the light beam scanning hologram element according to the present invention is applied to a writing unit of a laser printer.

【図6】従来の光ビーム走査用ホログラム素子の構成例
を示す平面図。
FIG. 6 is a plan view showing a configuration example of a conventional light beam scanning hologram element.

【図7】従来の光ビーム走査用ホログラム素子を用いた
光ビーム走査の問題点を説明するための概要図。
FIG. 7 is a schematic view for explaining a problem of light beam scanning using a conventional light beam scanning hologram element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光ビーム走査用ホログラム素子、2…半導体レーザ
ー、3…集束用ホログラムレンズ、4…感光ドラム、5
…光路長補正用ガラス、6…屈折光学素子(または反射
光学素子)、7…ハーフミラー、8…フォトレジスト感
光材料。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hologram element for scanning light beam, 2 ... Semiconductor laser, 3 ... Hologram lens for focusing, 4 ... Photosensitive drum, 5
... Glass for optical path length correction, 6 ... Refractive optical element (or reflective optical element), 7 ... Half mirror, 8 ... Photoresist photosensitive material.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光ビームを走査するのに用いられる光ビ
ーム走査装置において、 光ビームを発生するレーザー光源と、 回転方向とほぼ垂直な方向に1エレメント中で前記回転
方向に従って空間周波数が変化するような干渉縞が記録
されてなる回転自在な光ビーム走査用ホログラム素子
と、 前記レーザー光源と光ビーム走査用ホログラム素子との
間に配設され、前記レーザー光源からの光ビームを集束
して前記光ビーム走査用ホログラム素子に入射させる集
束用ホログラムレンズと、 を備えて成ることを特徴とするホログラフィック光ビー
ム走査装置。
1. A light beam scanning device used for scanning a light beam, wherein a laser light source for generating the light beam and a spatial frequency change in one element in a direction substantially perpendicular to the rotation direction according to the rotation direction. A rotatable light beam scanning hologram element in which such interference fringes are recorded, is arranged between the laser light source and the light beam scanning hologram element, and focuses the light beam from the laser light source to A holographic light beam scanning device comprising: a focusing hologram lens which is made incident on a light beam scanning hologram element.
【請求項2】 前記請求項1に記載のホログラフィック
光ビーム走査装置において、 前記光ビーム走査用ホログラム素子からの回折光の出射
側に、光路長補正用のガラスを付加して成ることを特徴
とするホログラフィック光ビーム走査装置。
2. The holographic light beam scanning device according to claim 1, wherein a glass for optical path length correction is added to a side of the diffracted light emitted from the light beam scanning hologram element. And a holographic light beam scanning device.
【請求項3】 前記光ビーム走査用ホログラム素子が体
積位相型ホログラム素子であることを特徴とする請求項
1または請求項2に記載のホログラフィック光ビーム走
査装置。
3. The holographic light beam scanning device according to claim 1, wherein the light beam scanning hologram element is a volume phase hologram element.
【請求項4】 前記集束用ホログラムレンズが体積位相
型ホログラム素子であることを特徴とする請求項1また
は請求項2に記載のホログラフィック光ビーム走査装
置。
4. The holographic light beam scanning device according to claim 1, wherein the focusing hologram lens is a volume phase hologram element.
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