JPS60172020A - 光走査装置 - 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】 （綽術分野） この発明は、光走査装置に関する。

（従来技術） 複数個の直線状回折格子を円状に環状配列してなる格子
ディスクによって、レーザー光を偏向させ、偏向された
レーザー光によシ被走査面を光走査する光走査方式が知
られている。

第１図は、このよう外方式の光走査装置の１例を要部の
み略示している。以下、この装置例に即して、上記光走
査方式につき説明する。

第１図において、符号ｌは、格子ディスクたるホログラ
ム格子ディスク、符号２はモーター、符号３は取付具、
符号４はシリンドリカルレンズ□、符号５および６は平
面鏡、符号７はｆθレンズ、符号８はシリンドリカルレ
ンズ、符号９は被走査面を、それぞれ示している。

ホログラム格子ディスク１は、第２図に示すように、円
板状であり、ガラス板等による透明円形基板の一方の面
に、複数（図の例では６１ｈ）の直線状回折格子１−１
　、１−２．・・・、１−１・・・がホログラムとして
、円状に環外形成されている。このように、直線状回折
格子がホログラムとして形成されているので、この格子
ディスクを、ホログラム格子ディスクと称するのである
。ホログラムは表面レリーフホログラム又は体積型位相
ホログラム等であシうる。なお、一般に格子ディスクに
おいては直線状回折格子をホログラム以外の形態で形成
する場合もある。以下、ホログラムとして形成された直
線状回折格子１−ｉを、ホログラム回折格子という。

ホログラム格子ディスク１は、第１図に示すように、取
付具３によって、モーター２の軸に固定的に装備され、
モーター２によって回転させられるようになっている。

図示されないレーザー光源からのレーザー光りは、第１
図に示すように、シリンドリカルレンズ４を透過し、平
面鏡５により反射されて、所定の入射角をもって、ホロ
グラム格子ディスク１へ向い、ホログラム格子ディスク
１上のホログラム回折格子のひとつに入射する。第３図
は、この状態を説明図的に示している。第３図中、符号
Ｌ１は、入射レーザー光の光束断面を示している。

ホログラム回折格子１−１における回折格子の格子線の
方向は、Ａ−Ａ線、すなわち、ホログラム回折格子１−
ｉの中央部と、ホログラム格子ディスク１０回転中心と
を顔ぶ直線の方向と直交している。

レーザー光りが、ホログラム回折格子１−ｉに入射する
と、ホログラム回折格子１−】によって、回折光が発生
する。ホログラム格子ディスク１が回転すると、入射レ
ーザー光りに対する、ホログラム回折格子１−ｉの格子
線の方向が回転するので、これに従い、回折光の方向は
、レーザー光りの入射位置を頂点とする一円錐面にそっ
て変化する。ホ　□ログラム格子ディスク１に形成され
ている各ホログラム回折格子１−ｉは互いに光学的に等
価であるから、ホログラム格子ディスク１が回転す否こ
とにより、レーザー光りが入射するホログラム回折格子
が切換るごとに、回折光の偏向が繰り返されることにな
る。

さて、ホログラム回折格子により生じた回折光は、第１
図に示すように、平面鏡６により反射されたのち、ｆθ
レンズ７、シリンドリカルレンズ８を介して被走査面９
上にスポット状に集束する。

このスポット状の集束点を走査スポットと称する。

ホログラム格子ディスク１が回転すると、走査スポット
は、被走査面９上で直線的に変位して、被走査面９を主
走査する。被走査面９上における走査スポットの移動方
向を主走査方向と呼び、被走査面上で主走査方向と直交
する方向を副走査方向と称する。第１図においては、図
面に直交する方向が主走査方向、図面上下方向が副走査
方向でちる。

なお、光走査が、原稿やバーコード等の読取のために行
なわれるときは、読みとられるべき原稿等が被走査面に
配備され、光走査が光情報の書込みのために行なわれる
ときは、光導電性の感光体等の感光性媒体が被走査面に
配備される。

第４図は、第１図の装置を副走査方向から見た状態を、
説明図的に示している。ホログラム格子ディスク１か回
転すると、回折光による走査スポットは、被走査面９上
をＰ１点から２２点まで主走査することを繰返す。２０
点は、主走査領域の中央点でめっで、走査スポットが２
０点にあるとき、レーザー光りは、第３図に示す如く、
ホログラム回折格子１−４の中央部に入射している。

さて、第１図に示すように、レーザー光りはシリンドリ
カルレンズ４を介して、ホログラム格子ディスク１に入
射する。そのため、第３図、第４図に示すように、ホロ
グラム回折格子に入射するレーザー光りの断面形状（第
３図の符号Ｌｌ）は、主走査方向に偏平な楕円形状とな
っている。

このように、格子ディスクに入射するレーザー光の、入
射位置における光束断面を主走査方向に偏平な楕円形状
とするのは、以下の如き理由による。原稿の読取や光情
報の書込を、光走査で行なう場合には、主走査線すなわ
ち、走査スポットによる主走査の軌跡の直線性が要求さ
れる。

しかるに、先にものべたように、ホログラム回折格子に
よる回折光（り１、ホログラム格子ディスク１への入射
部位を頂点とする円錐面を描くように偏向されるから、
平面鏡６への入射角が変動する。

そこで、平面鏡６への入射角の変動にもかかわらず、主
走査線の直線性を如何にして確保するかが問題となる。

この問題は、ホログラム格子ディスク１への入射位置、
換言すれば、ホログラム回折格子による回折光の発生位
置と、直線的な主走査線とを、副走査方向において、共
役な関係でむすびつけてやればよい。このためには、シ
リンドリカルレンズや、トロイダルレンズ、あるいは円
筒鏡の如き、アナモフィックな光学系が必要となる。

第１図の光走査装置では、アナモフィックな光学系とし
て、シリンドリカルレンズ８が用いられているのである
。すなわち、ｆθレンズ７（これは球面レンズである。

）と、シリンドリカルレンズ８とは、副走査方向におい
て、主走査線と、回折光の発生位置とを共役な関係で結
びつけているのである。

ところで、原稿読取や光情報の書込の場合の光走査では
、読取走査、書込走査の良好性のために、走査スポット
の形状として、副走査方向に若干長い楕円形状が要請さ
れる。この楕円形状は、例えば、主走査方向（短軸方向
）に１００μｍ、副走査方向（長軸方向）に１２０μｍ
といったものである。

そうすると、ホログラム回折格子による偏向レーザー光
束を、ｆθレンズ７とシリンドリカルレンズ８とによっ
て、被走査面９上に、上記楕円形状のスポットとして集
束さぜることになる訳であるが、シリンドリカルレンズ
８は、長手方向にパワーをもたないので、結局、ｆθレ
ンズ７とシリンドリカルレンズ８とからなるレンズ系は
主走査方向と副走査方向とでパワーが異なることになる
。このような、主走査方向と副走査方向とにおけるパワ
ーの相異に拘らず、被走査面９上に上記の如き所望の楕
円形状のスポットを得ようとすると、必然的に、ホログ
ラム格子ディスク１に入射するレーザー光りの光束断面
形状を、第３図、あるいは、第４図に示す如く、主走査
方向に偏平な楕円形状とする必要があるのである。

すなわち、周知の如くレーザー光束はガウスビームであ
り、ガウスビームを一定のパワーノ光学系で集束させる
場合、ビーム径が大きい程集束性がよい。しかるに、第
１図に示す光学系において、ｆθレンズ７とシリンドリ
カルレンズ８とによシ構　−成されるレンズ系のパワー
を考えてみると、主走査方向に作用するパワーはｆθレ
ンズ７のパワーのみであるが、副走査方向で作用するパ
ワーはｆθレンズ７のパワーと７リンドリカルレンズ８
のパワーとであシ、合成的パワーは、主走査方向におけ
るより副走査方向において大きい。

寸た、主走査線は、その中央部（第４図のＰ。

点）に関して両方向へ対称的にするのが合理的であり、
そうすると、ホログラム回折格子１−ｉの格子線の方向
は、第３図に示すように、ホログラム回折格子の中央部
に入射するときのレーザー光の、入射光束断面の長軸方
向と平行にき壕っゴしまう。

なお、ｆθレンズ７は、主走査を等速的彦ものとするた
めのものであって、場合によっては、通常の球面レンズ
が用いられることもある。

ところで、上記の如き光走査装置の場合、格子ディスク
上のひとつの直線状回折格子を偏向に利用できるのは、
格子ティスフの回転中心Ｏに対し第５図に示す回転角θ
である。すなわち、レーザー光束断面Ｌ１の形状が、格
子ディスクの回転半径方向に直交する方向に長い楕円形
状であるので、直線状回折格子の回転方向両端部を有効
に回折に利用できない。

このため、光走査に十分な偏向量を得ようとすると、ひ
とつ、ひとつの直線状回折格子を大きくする必要があり
、このため、格子ディスクを小型化することが困難であ
った。

（目　白り） そこで、本発明は、上記の如き問題を有効に解決した新
規な光走査装置の提供を目的とする。

（構　成） 以下、本発明を説明する。

本発明の特徴は、格子ディスクに入射させるレーザー光
の、入射位置における光束断面形状を楕円形状とし、こ
の楕円形状の長軸方向を、格子ディスクの半径方向に合
致させた点にある。

以下、具体的な実施例に即して説明する。

第６図は、本発明の１実施例を示す。なお、煩雑を避け
るため、混同の虞れがないと思われるものについては、
第１図におけると同一の符号を付した。

第６図（１）は、実施例の光走査装置を主走査方向から
見た状態、同図（ＩＩ）は副走査方向から見た状態を示
す。

さて、第６図にあらたに現れた符号につき説明すると、
符号１′はホログラム格子ディスク、符号４′はシリン
ドリカルレンズ、符号１ｏはレーザー光源としての半導
体レーザー、符号１１はコリメートレンズ、符号１２は
棒波長板を、それぞれ示す。

半導体レーザー１ｏは、第７図に示す如く、レーザー光
Ｌ′を放射する。半導体レーザー１ｏに関し、第７図の
如くに、Ｘ方向とＹ方向とを定める。

Ｘ方向は、半導体レーザー１０における接合面に平行な
方向であシ、Ｙ方向は、上記接合面を直交する方向であ
る。レーザー光Ｌ′は、これらＸ、　Ｙ両方向に直向す
る２方向へ放射される。

良く知られているように、半導体レーザー１゜から放射
されるレーザー光りは、第７図に示すように、発散性で
あり、しかも、ひろがｐ角はＸ方向とＹ方向とで異なる
。

このレーザー光Ｌ′は、第６図（１）に示す如く、コリ
メートレンズ１１によシ平行光束化されると、その光束
断面は、第８図に示すような、Ｙ方向を長軸方向とする
楕円形状Ｌ２となる。

さて、第６図（１）に示すように、Ｘ方向が図面上下方
向となるように、半導体レーザー１０の態位が定められ
ている。従ってＹ方向は第６図（１）において、図面に
直交する方向である。

平行光束化されたレーザー光Ｌ′は棒波長板１２を透過
し、シリンドリカルレンズ４′、平面鏡５を介してホロ
グラム格子ディスク１′上のホログラム回折格子に入射
する。第９図は、この状態を示している。符号Ｌ’ｌは
、入射位置における、すなわちホログラム回折格子１／
　−１上の、レーザー光束断面を示す。

なお、被走査面９上で、走査スポットの形状を、副走査
方向に若干長い楕円形状とするため、この楕円形状の光
束断面Ｌ’ｌの長軸方向は、第６図（ｎ）から分るよう
に、主走査方向と平行になっている。

また、走査線の対象点を、走査領域中央部とするため、
ホログラム回折格子１／−１（第９図参照）における格
子線の方向は、Ｂ−Ｂ線の方向、すなわちホログラム回
折格子１／　＞の中央部とホログラム格子ディスク１′
の回転中心とを結ぶ方向と平行になっている。

なお、腫波長板１２は、ホログラム回折格子の〜゛ 回折効率がレーザー光の偏光方向に依存するので、上記
回折効率が最大となるように、レーザー光Ｌ′の電界振
動面を回転させる目的で用いられている。

なお、ホログラム回折格子１′−１上の、レーザー光Ｌ
′の光束断面形状Ｌ’ｌにおいて、この楕円形状の偏平
度は、一般的に短軸長（に対し、長軸長が３ないし５あ
るいは、それ以上である。

（効　果） このように、ホログラム回折格子１′−１に入射するレ
ーザー光Ｌ′の、入射位置における光束断面形状が、楕
円形状であシ、しかも、七の長軸方向が、格子ディスク
の半径方向に合致しているため、第１０図に示すように
、ひとつのホログラム回折格子１′−１を偏向子として
使用できる回転角は格子ディスクの回転中心Ｏ′に対し
θ′となシ、従来の方式に比して、偏向子として使用し
うる回転角が大きくなる。このことは、第５図に示す従
来方式と比較して、もし、ホログラム回折格子１−ｉと
１′−１が同一の大きさであれば、本発明の方式では、
従来の方式よシも偏向量を大きくしうることを意味する
。また偏向量を従来方式と同程度とするならば、この偏
向量を得るに要するホログラム回折格子ひとつあたシの
大きさを小さくできることになる。

従って、本発明を実施することによシ、格子ディスクを
小型化したシ、あるいは格子ディスクの大型化を招来す
ることなく、環状配列する直線状回折格子の数を増やし
たシ、あるいは偏向量を増大させたシすることができる
。また、格子ディスクを小型化すると、その慣性能率が
小さくなるので、よシ高速でレーザー光の偏向が可能と
なる。

なお、光走査がバーコードの読取等に用いられるときは
走査線の対称性はさほど問題とならないから、各直線状
回折格子における格子線の方向は、必らずしも、第９図
に示す例に限らない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、従来の光走査方式を説明するた
めの図、第５図は、従来の光走査方式の問題点を説明す
るだめの図、第６図（１）は、本発明の１実施例を要部
のみ、主走査方向から見た状態を示す説明図、第６図（
ＩＩ）は上記実施例の要部を副走査方向より見た状態を
示す説明図、第７図および第８図は半導体レーザーの特
徴を説明するための図、第９図は、本発明の特徴部分を
説明するだめの図、第１０図は本発明の詳細な説明する
だめの図である。 １′・・・格子ディスクの１例としてのホログラム格子
ディスク、１′−１・・・直線状回折格子としてのホロ
グラム回折格子、Ｌ’ｌ・・・ホログラム格子ディスク
への入射位置におけるレーザー光の光束断面売　イ　又

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個の、直線状回折格子を円゛状に環状配列してなる
   偏向用の格子ディスクによって、レーザー光を偏向させ
   、偏向されたレーザー光によシ被走査面を光走査する光
   走査方式において、格子ディスクに入射させるレーザー
   光の、入射位置における光束断面形状を、楕円形状とし
   、かつ、この楕円形状の長軸方向を、上記格子ディスク
   の半径方向に合致喘せたことを特徴とする、光走査装置
   。