JPS5964814A - ホログラムスキヤナにおけるホログラムの作製方法 - 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】 本発明は、ホログラム記録材料に参照光と物体光を照射
して平行直線格子を記録する、ホログラムスキャナにお
けるホログラムの作製方法に関する。

平行直線格子を有するホログラムをほぼ一定の円周に沿
って配置し、たホログラムディスクと、こｎ、全回転駆
動する駆動手段とを具備するホログラムスキャナは従来
より公知であり、このスキャナは、例えばレーザプリン
タにおけるスキャナとして用いることができる。このス
キャナを実際に使用するには、上記ホログラムディスク
を回転ブせ、そのホログラムに再生元たるレーザビーム
を入射し、ホログラムに対するレーザビームの照射位置
を相対的（Ｃ変化させることによって該ビームを回折、
偏向させ、かぐ回折したレーザビームを走査面、例えば
感光体表面にて走査する。

ホログラムスキャナが使用されるとき、上述、のように
ホログラムに対するレーザビームの照射位置は、ホログ
ラムディスクの周方向にＪ順次変化する。その際、レー
ザビームが１つのホログラムの一方の端部領域を照射し
、次いでその中央の部分全照射し、最後にこのホログラ
ムの他方の端部領域を照射するまでの間、均一な回折効
率が得らｎれば、走査面における光量は、その走査線全
体に亘って均一となる。ところが平行直線格子を有すす
る従来のホログラム全使用した場合、ホログラム全体に
亘って均一な回折効率を得ることはできなかった。即ち
、ホログラムの中央の部分をレーザビームが照射し１こ
とき一番高い効率が得らｎる反面、その両端付近を該ビ
ームが照射し７−だとき、その回折効率はかな６低下す
るのが普通である。

このため、走査面上での光量分布が走査線方向に不均一
となり、走査線両端部領域にて光量が低下し、従って、
このホログラムスキャナを例えばレーザプリンタに用い
たとき、感光体面一ヒに形成１石る画像に濃淡が生じ、
均一な濃度の画像を得ることはできない。

本発明の目的（才上記従来の欠点を除去ないしは軽減す
ることの可能なホログラムの作製方法を提供することで
ある。

以下、本発明の有利な実施例を説明すると共に、」二連
した従来の欠点全、図示した構成に則してより具体的に
明らかにする。

第１−図及び第２図は、ホログラムスキャナを用いたレ
ーザプリンタの光学系の一例を示す説明図であり、本発
明の理解のため、先ずその構成と作用の概要を簡単に説
明する。

第１図及び第２図において、ホログラムスキャナ１００
は、ホログラムディスク１と、こイ１．ヲ回転駆動する
駆動手段としてのモータ２とを有し１、ディスク１はモ
ータ２によってその軸線Ｘの捷わり全回転芒イする０デ
イスク１に（オ、」二記軸線Ｘを中心とした円周に沿っ
て、等間隔に配置芒イ″１１こ複数の平面状のホログラ
ム３が設けら眉ている。本例Ｕおける各ホログラム３の
格子は、第３図（ａｌ乃至（Ｃ）に多数の平行直線全村
して模式的に示す如く等間隔な平行直線格子であり、こ
ｎら格子はディスク１の接線方向と平行な方向に延在す
る。

図示し・ていないレーザ装置から出射し、情報信号によ
り光変調Ｆｎた直線偏光のレーザビーム（再生光）Ｌは
、レンズ４及び凸面鏡５全介して、ホログラムディスク
１の１つのホログラム３に入射シ、該ホログラム３ｖＣ
よって公知の形態で回折ζｎる。力）ぐ回折を眉、たレ
ーザビームＬは、ミラー　６　Ｋて反射り、、／・θレ
ンズ７及びシリンドリカ　３− ルレンズ９を通り、感光体１０の表面に集束して、ここ
にビームスポットを生ぜし、める。この場合、ホログラ
ム３を照射するレーザビームＬの光量は固定ざｎている
のに対し、ホログラムディスクは、モータ２により矢印
入方向に回転駆動でれているので、ホログラム３を照射
するレーザビームの照射位置はディスク１０回転に伴っ
て変化する。即ち、ホログラム３［レーザビームが照射
さ眉、初めの時点では、第３図（ａｌに符号ｉｆ付して
示す如く、ビームはホログラム３の第３図における布端
部領域Ｂ、ヲ照射し、ディスクｌの回転に伴って、第３
図（＋））　ｖＣ示す如く、ホログラム中央の部分Ｂ２
’に照射し７、次いで第３図（Ｃ）に示すように左端部
領域Ｂ３に照射する（第２図も参照）。このため、ホロ
グラム３の格子の方向と、ホログラム３に入射するレー
ザビームの入射方向との成す角度が、ディスク１の回転
に伴って変化し、よって、ホログラム３全出射したレー
ザビームは矢印Ｃ方向に偏向し、感光体上のビームスポ
ット４同方向に移動し、て所定の走査が行わわる。

　４− 感光体表面は予め帯電ζ眉でいるため、レーザビームの
照射によ、す、感光体表面には、情報信号に対応した画
像情報の潜像が形成ζｎ１この潜像は現像装置（図示せ
ず）にて可視像化てｎる。

上述シ、たホログラムスキャナの構成及び作用自体は従
来と変りはない。この場合、先にも説明した如く、平行
直線格子を有する従来のホログラムラ用イると、レーザ
ビームがホログラムの中央の部分を照射したとキニ（第
３図（１））参照）、最大の回折効率が得らｎｌその両
端部付近全照射したとき［（第３図（ａ）　、　（ｃｌ
参照）、この効率は低下し、ていた。その理由を図示し
た構成例に則して、少し詳し、く説明する。

一般ニ、ホログラム用の再生光として、ホログラムの格
子の方向に対し５平行な偏光方向を持った直線偏光のレ
ーザビームを用いると、ホログラムの回折効率を高め、
ることかできる。このため、図示シたホログラムスキャ
ナにおいても、再生光として、直線偏光のレーザビーム
が用いられている。

ところが、平行直線格子を有するホログラムを使用した
場合、再生光として直線偏光を用いても、その偏光方向
とホログラムの格子の方向とを常に平行に保つことはで
きない。格子の方向がホログラムディスクの中心に対し
７て同心状ではないため、再生光の偏光方向と格子の方
向との成す角度がホログラムディスクの回転に伴って変
化するからである。これに基因して従来のホログラムを
用いると、再生光の当てらｎるホログラム位置の変動に
伴い、ホログラムの回折効率が変化することは避けられ
なかった。そして、従来はこの回折効率の変動の影響を
少なくするため、ホログラムのほぼ中央の部分全レーザ
ビームが照射したとき、レーザビームの偏光方向と格子
の方向とが平行となるようにし、その際の回折効率が一
番高くなるようにするのが普通であつＰ。ところがこの
ようにす１１ば、上の説明から明らかなようにホログラ
ムの両端部領域をレーザビームが照射しことさ、七の回
折効率が低下せざる全組ない。こｎ、を第３図を用いて
説明する。第３図（ａ）乃至ｆｃｌにおける矢印Ｑは再
生光たるレーザビームの偏光方向全示し７、矢印Ｐはホ
ログラム３の格子の方向を示している。

第３図（ｂ）から判るように、ホログラム３の中央の部
分Ｂ２全レーザビームが照射し、たと六、両方向Ｐ。

Ｑが互いに一平行となるようにこｎらの方向を定め、こ
のときの回折効率を高めるようにする。ところが第３図
（ａｌ　、　（ｃ）　ｖｃ示す如くホログラムの端部領
域Ｂｔ＋Ｂｇｋレーザビームが照射し１こと＠（・オ、
格子の方向Ｐと偏光方向Ｑは平行ではなくなり、その回
折効率が低下せざる全組ない。逆に言えば、従来はホロ
グラムの中央の部分における回折効率を最大にすること
により、回折効率の低下をホログラム各端部領域例振り
分け、その低下を最小限に留めている訳である。この関
係をより具体的に例示すると第４図に鎖ｉＤで示す如く
なる。第４図の横軸は、レーザビームＬがホログラムの
中央の部分Ｂ２に照射し・たとＰｋ基準（角度ゼロ）と
し、この基準に対してディスクの回転方向に正の角度を
とり、その逆の方向に負の角度をとって示し・である。

縦軸はホログラムの回折効率である。この場合、変化す
る角Ｉｌｌθ、レーザビームがホログラム３の布端部領
域Ｂｔｋ照射したときのレーザビーム中心と、上記基準
の位置との成す角Ｕｋθ１、同様に左端部領域Ｂｇｋ照
射したときのビーム１コ心と、基準位置との成す角度を
一〇、とした（第３図ｆｂｌ　＜。

参照）。レーザビームＬがホログラムの中央の部分Ｂｄ
ｆ”照射しに際に格子の方向Ｐとレーザビームの偏光方
向Ｑとが平行となるように各方向を定めることにより、
θ−０（基準位置）のとき、換言−Ｊ”’　眉、　８ｆ
　ｔ／−ザビームＬがホログラムの中央部分Ｂ２全照射
し１ごとき、その回折効率は最大とな、す、角度θが正
又は負に犬をくなるに従い、回折効率が低下しているこ
とは、第４図の鎖線りからよく理解できる。

上述し、た理由によって従来のホログラム音用しすると
その回折効率が不均一とならざるを得なＧ１が、この理
由以外ＶＣも、ホログラム両端部領域における回折効率
が低下することも考えらｎる。即ち、ホログラムの回折
効率を高めるには、レーザビームをホログラムに対し、
て、ブラッグ条件を満たして入射はせることが望せしい
。ところが、第３図に示したような平行直線格子を有す
るホログラムを用いた場合、ホログラムディスクの回転
に伴って、その格子の方向Ｐと、ホログラムζこ入射す
るレーザビームの入射方向との成す角度が順次変化し、
従って常にブラッグ条件を満たした状態でレーザビーム
をホログラムに入射させることはできない。そこで従来
はこの場合も、ホログラムのほぼ中央の部分Ｂ２をレー
ザビームが照射するとき、ブラッグ条件を満たすように
、該ビームを入射■せるのが普通であるが、このように
した場合、ビームがホログラムの両端部領域Ｂ、　、Ｂ
、を照射したときブラッグ条件は満たされず、従ってそ
の回折効率は低下する。かかる回折効率の低下分と、第
４図に鎖線りで示した回折効率の低下分とを合せると、
回折効率は第４図に実線Ｅで例示する如くなる。

上述のように従来のホログラムは、レーザビームが該ホ
ログラムを照射する位置によつブ、その回折効率が変化
していたが、かかるホログラムで回折したレーザビーム
をそのまま感光体に照射したとすれば、感光体の端部領
域における光量が、その中央部領域におけるそれよりも
低下し、従って、この状態で感光体上に潜像を形成し、
これを可視像化したとすれは、感光体の両端部領域に形
成された画像の濃度が、その中央部領域よりも低下し、
濃度むらが発生することになる。特に感光体が経時変化
によって劣化した場合、このむらの発生は無視できない
程顕著となる。

以上、説明の便宜上、第３図に示したホログラムに則し
て、従来の欠点を説明したが、実際には第１図乃至第３
図に示したホログラム３は、本発明に係る方法により作
製されており、よって上述した従来の欠点は生じないか
、或いは軽減されている。以下、本発明の基本的な考え
と、その作製方法の具体例を詳しく説明する。

既述の如く、ホログラムの回折効率は、ホログラムの回
転に牛うホログラムの使用状態ないしは使用条件の変動
、即ちホログラムの格子の方向に対する、レーザビーム
の入射方向又はその偏光方向の状態の変動によって変化
する。本発明はこの点に着目し、使用状態ないしは条件
の変動に基因する回折効率の変化を補償し得るように、
ホログラムの固有の性質としての回折効率を、ホログラ
ム３の中央の部分Ｂ２よりも、その両端部領域Ｂ１゜Ｂ
３の方を高くしておき（第６図参照〕、これによって実
際のホロクラム使用時に、使用状態ないしは使用条件が
変動したとき、実際に得られる回折効率をほぼ一定にし
ようとする考えから出発する。

ホログラムの固有の性質としての回折効率とは、最大の
回折効率が得られる使用条件ないしは使用状態下でホロ
グラムを用いたとき、換言すれば最大の効率が得られる
ように再生光をホログラムに入射させたときのホログラ
ムの回折効率であって、ホログラムの使用状態の変動を
考えずにホログラム自体の回折効率を示す際に一般に使
用されている効率を意味する。以下の説明ではこの効率
を、必要に応じてホログラム自体の回折効率と配すこと
にする。また本発明ではホログラム自体の回折効率は、
ホログラムの作製時に、ホログラムの記録材料を露光す
る光の量によって変えることがで１１− きるという事実を積極的に利用する。

具体的に説明すると、先ず第１図乃至第３図に示したホ
ログラム３を作製するため、その記録材料をティスフ１
に担持して、これを第５図に示す如く静止させておく。

次に図示していない同一のレーザ装置からの参照光Ｌ１
と物体光Ｌ２とを、対物レンズ１１．１２、ピンホール
１３，１４、均一化フイルター１５，１６、コリメータ
レンズ１７゜１８及び本発明により配置された補正フィ
ルター１９．２０を通過させ、これらを干渉させて、１
つの記録材料３ａに照射し、記録材料３ａに等間隔な平
行直線格子を形成し、しかる後、必要に応じてこの記録
材料３ａに現像処理、定着処理を施してホログラム３を
作製する。コリメータレンズ１７．１８は公知の如くホ
ログラムの直線格子を等間隔にするために用いられ、ま
た均一化フィルター１５．１６は、参照光り、及び物体
光Ｌ２のガウス分布光強度を、均一な光強度の分布に変
換するために使用きれている。この場合、均一化フイル
ター１５．１６にて均一な光強度分布に変えられ１２− た参照光Ｌ１と物体光Ｌ２は、本発明により配置された
補正フィルター１９．２０を通過するとき・、後に詳し
く説明する如き光量分布ないしは光強度分布（第８図参
照）の光に変換され、記録材料３ａの両端部領域（第３
図（ａ）　、　（ｃｌにおけるＢ、、Ｂ３に相当する領
域）ｌこ、その中央の部ｌ；に第３図（ｂ）のＢ２の領
域）よりも多光量の参照元と物体光が興射され、或いは
その逆に、中央の部分に、両端部領域よりも多光量の参
照光と物体光が照射される。このように記録材料３ａに
与える露光量を、その中央の部分と両端部領域とにおい
て差をもたせることにより、完成したホログラム３自体
の回折効率分布を第６図に例示する如く定めることがで
きる。第６図の実線Ｆは、ホログラム自体の回折効率分
布の一例を示し、その縦軸と横軸は第４図と全く同じで
ある。実線Ｆから判るように本発明により作製されたホ
ログラムは、ホログラム自）体の回折効率力Ｓその中央
の部分において最も低く、その両端部領域において最大
となっており、これは第４図に実線Ｅで示した回折効率
とは逆の関係となっている。従って、このようなホログ
ラムを用いれば、第４図に実線Ｅで示した回折効率分布
の不均一性が補正され、ホログラム３に対するレーザビ
ームＬの照射位置がＢ１からＢ、までのいかなる位置に
あっても実際に得られる回折効率は一定となり、感光体
表面の走査線上の光量むらを無くすことができる。

第６図に示す如き回折・効率分布のホログラムを得るに
は、上述した各補正フィルター１９．２０の光透過半分
布を、例えば次の如く定めればよい。

今、第４図において、−〇、〈θ０〈θ、なる任意の角
度θ０を考え、このときの回折効率をｂとし、θ＝０の
ときの最大効率Ｃと上記効率すとの差をａとする。また
第６Ｍにおいて、θ＝０のときの最小効率をｂ′とし、
上記任意の角度θ０における回折効率と上記効率ｂ′と
の差をａ′とすると、ａ′／ｂ′＝ａ　／　ｂの関係を
満足するホログラムを作製すれば、再生時に実際に得ら
れるホログラムの回折効率を、θの値にかかわらず均一
にすることが可能である。

一方、ホログラムの作製時にホログラム記録材料３ａに
当てる光の量（露光量〕と、これに応じて変化するホロ
グラム自体の回折効率は一般に、例オーは第７図に曲線
Ｇで示す如き関係を有しており、ｄで示す露光量にて、
ホログラム自体の最大の回折効率を示す（尚、第７図に
示す回折効率もホログラム自体の回折効率である）。そ
こで、第７図に示した曲線Ｇにおける露光量ｄ以下の部
分Ｇ、から、第６図における実線Ｆの各回折効率に対応
する露光量を求めれば、これが、ホログラム配録材料に
照射すべき光の量となる。例えば、ホログラム記録材料
における角度θが０の個所（第３図の中央の部分Ｂ２に
相当する部分）においては、第６図からその回折効率が
ｂ′であることが判るので、第７図からこの効率ｂ′に
対応する露光量ｂ″を知ることができ、同様に第６図に
おける角度θ１゜−θ、の個所（第３図の端部Ｂ、、Ｂ
３に相当する部分）では回折効率がＣ′であるから、第
７図からその露光量ｃ　／／を求めることができる（第
７図ではＣ／／とｄとが一致している）。更に第６図に
おける角度θ０の個所では、その回折効率がａ′＋ｂ′
であることから、第７図によって、ａ″の露光量を求め
ることができる。このような露光量の光（参照光及び物
体光）を、ホログラム記録材料３ａに与えることによっ
て、第６図に示す回折効率分布のホログラムが得られる
。またこのような光量分布の光を記録材料３ａに照射す
るには、補正フィルター１９．２０の光透過半分布を第
８図の曲線Ｈに示す如く定める。第８図には、その横軸
に補正フィルターの相対光透過率（透明なガラス等から
成るフィルター基板の光透過率を１００％としたもの）
をとり、縦軸に補正フィルター１９．２０の長手方向（
即ち第５図における紙面と垂直な方向であって、第６図
の横軸に対応する方向）をとって示したグラフであり、
曲線Ｈは、第７図に示す曲線Ｇから得られた各露光量（
ｂ／／　、　ａ　／／　、　ｃ／／等）を、フィルター
長手方向位置、則ち第６図の横軸に対応させて得たもの
である。補正フィルター１９゜２０の光透過半分布を、
曲線Ｈの如く定めておけば、第７図に示す如き露光量分
布の参照光及び物体光を記録材料に与えることができ、
よって、第６図の如き分布のホログラムが得られる。

また第７図に示す曲線Ｇは、露光量ｄで最大となってい
るので、この点に着目し、ｄより大きな曲線部分Ｇ２か
ら、第６図における各角度θの位置に対応する露光量（
ａ″′、ａ″′、ｂ″′　　等〕を求め、これに対応さ
せて、第８図に鎖線Ｈ′で示す如き光透過率分布の補正
フィルター１７，１８を作り、これを通して参照光Ｌ１
と物体ｆ、Ｌ２を記録材料３ａに照射しても同じ結果が
得られる。

曲線Ｈの如き透過率分布を有する補正フィルター１９．
２０を用いれば、ホログラム記録材料３ａの両端部領域
にはその中央の部分よりも多光量の参照元、物体光が照
射され、鎖線Ｈ′で示す如き透過率分布を有する補正フ
ィルター１９．２０を用いれば、記録材料３ａの中央の
部分には、その両端部領域よりも多光量の参照光、物体
光が照射されることになる。

上記実施例では、先ず均一化フィルター１５゜１６によ
ってガウス分布の参照光と物体光を均−光強度の光束に
変え、次いで曲線Ｈ１又はＨ′の如き透過率分布を持つ
補正フ・イルクー１９．２０によって、記録材料に実線
Ｆで示す如き回折効率分布の格子を記録させたが、上述
した光強度の均一化機能と、補正フィルターの機能を併
せ持つフィルクーを用いれば、参照光又は物体光のそれ
ぞれに対して、１つのフィルターを使用するだけで足り
、有利である。

尚、第５図に示す構成により行った実験では、均一化フ
イルター１５．１６として、ガウス分布−ｙ″ とは逆のｋ　／　ｅ　’・’　　（但し、ｋ；定数、ｒ
；参照つ！、物体光のビーム中心からの距離、ｒｏ；ビ
ームの半径）なる光透過率を有するフィルターを用いて
、ガウス分布の光強度を持つビームを、均一光強度のビ
ームに変換させた。

また、本発明により、実際にホログラムを作製するとき
は、必ずしも第８図に示す如き正確な分布を持つ補正フ
ィルターを用いずとも、この分布に近い分布のフィルタ
ーを用いるだけで、本発明の所期の目的を達成できる。

尚、本発明により作製したホログラムを用いると、これ
を出射するレーザビームの光強度が、従来よりも低下す
るが、その程度は、ホログラム作製方法を選択すること
により、わずかに留めることが可能である。また第１図
及び第２図には、本発明に係るホログラムを使用可能な
光学系の一例を示したが、本発明により作製されたホロ
グラムは他の形式の光学系、例えばレンズ５、凸面鏡６
、ｆ−θレンズ７、シリンドリカルレンズ９等の無い光
学系、或いは他の光学素子を有する光学系においても利
用可能である。同様に第５図はホログラム記録方法の一
例を示したに過ぎず、他の方法によって格子を形成する
こともできる。また、本発明の理解のため、従来のホロ
グラムの回折効率がその両端部領域にて低下していた理
由を２つ挙げたが、これはあくまでも例を示したにすぎ
ず、要するに、従来回折効率が低下していたホログラム
部分の、その低下分を少なくとも部分的に補い得るよう
に記録材料に物体光と参照光を照射すれば、本発明の所
期の目的は達成できる。

以上の如く、本発明によれば、簡単な構成によつ、て′
従来の欠点を除去ないし低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザプリンタの光学系の一部を模式的に示し
た説明図、第２図は第１図の平面図、第３図（ａｌ乃至
（ｃ）はホログラムに対するレーザビームの照射位置の
変動を示す説明図、第４図はホログラム自体の回折効率
が均一なホログラムの回折効率が実際の使用状態によっ
て変動することの一例を示すグラフ、第５図はホログラ
ムの作製方法の一例を説明する説明図、第６図は本発明
により作製されたホログラム自体の回折効率の一例を示
すグラフ、第７図はホログラム記録材料への露光量と回
折効率の関係を例示するグラフ、第８図は補正フィルタ
ーの光透過半分布を例示するグラフである。 ３・・・ホログラム　３ａ・・・ホログラム記録材料１
００・・・ホログラムスキャナ Ｂ、、Ｂ３・・・両端部領域　　　　Ｂ２・・・中央の
部分Ｌ１・・・参照光　　　　　　　　Ｂ２・・・物体
元区 ｒＮ （Ｎ ｕつ 派 回覇Ｖ糾！ ８９− 回覇叡睡！ 手続補正書（方式） 昭和５８年３月１８日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １事件の表示 昭和５７年特許願第１７３９４１号 ２、発明の名称 ホログラムスキャナにおけるホログラムの作製方法３、
補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京都太田区中馬込１丁目３番６号名称　（６７
４）株式会社リコー ４、代　理　人　　〒１０５ 住所　東京都港区西新橋１丁目９番９号６補正の対象 図面 ７、補正の内容 別紙の通り。図面の浄書（内容に変更なし）　２−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ホログラム記録材料の両端部領域に、該記録材料のほぼ
   中央の部分より多光量の参照光と物体光とを照射し、或
   いはその逆に、ホログラム記録材料のほぼ中央の部分に
   、両端部領域よりも多光量の参照光と物体光を照射して
   、ホログラム記録材料に平行直線格子を記録することを
   特徴とする、ホログラムスキャナにおけるホログラムの
   作製方法。