JPS6043625A - 走査直線化レンズを用いる光学的走査装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はスポット走査装置、よシ詳しくは十ｍｌ直線回
折格子走査装置に関連して用いられる走査直線化レンズ
に関する。

（従来の技術） 米国特詐第４，２８９．５７１号（その内容ｔｌｆここ
に１考として取入れられる）で開示されているよう−に
、周縁にホログラフィ−によって作られた被数個の平面
直線回折格子を有する走査用円板を含む見本光学系を考
える。この走査装置は、開示された範囲の再生光波長、
格子間隔、及び入射及び回折光線角度で使用した。場合
、この種の走査装置につきものの多くのエラーたとえば
走査線の彎曲、回転スピンナの動揺及び位置のずれによ
るエラー、が除かれた走査システムとなる。この種の装
置に関連したもうひとつの現象は、走査面上の走査スポ
ットの速度が像面内位置の関数として変化する傾向があ
るということである。前述の特許で大まかに開示されて
いるように、レンズを用いて像面の平坦化と走査の直線
化を行うことによってそれを補償できる。

（発明の要約） 本発明によって、このようなレンズの見本的な実施例が
示される。より詳しくは、本発明は、少くとも１つの一
定格子間隔ｄの平面直線格子が形成されているスピンナ
と、前記格子を照射する走査方向と交差する方向の入射
角θ、の光線を与える波長λの再生用光源と。

前記スピンナを回転させて、前記格子が回転角ψだけ回
転し、入射光の一部を走査方向と交差する回折角θｄ１
及び走査方向角θ８で回折させるようにする手段と。

前記回折光を受けてそれを光軸から像面へ焦点を結ばせ
走査を生ずるように位置している光学レンズとを含み、 前記光学レンズが次の式、すなわち ただしここでｆはレンズの近軸焦点距離であり。

によって定められる三次歪曲係数σ５及び三次歪曲係数
β９を有している光学的走査装置を内存とするものであ
る。

（実施例） 次に第１図について説明する。同図には１本発明の直線
化レンズを用いる光学的走置装置１０が。

概略図で示されている。再生光波面１１は、レーザ゛−
その他の可干渉性光源１２から光する。波面１１は、ホ
ロゴン・スピンナ１４に入射する。このスピンナの表面
には枚数個の平面直線回折格子１６が、前述の特許で述
べられているように物体波面及び参照波面の干渉によっ
て作られている。

波面１１は、スピンナの軸１８に対してθ　の角度で入
射する。出射光線２０も平面波で、これは光軸に対して
θ４の角度に回折される。次に光線２０はレンズ２２に
より屈折され、ミラー２４で１１１目ずられてレンズの
焦点面にある像面２６に焦点を結ぷ。スピンナ１４が動
力装置（図に示されていないが、通常のモータでよい）
によりシャフト３１のまわりに回転されると、而１６が
波面１１に対しある角度ψ回転し、回折波面の走査方向
の回転を生ずる。信号光に２０の焦点位鯰は平面２６で
水平に移動し１本の走査線を生ずる。別の格子が回転し
て波面１１を通過すると、別の走査線が生ずる。レンズ
２２は、出射波間が平坦な像面と直線的な走査を与える
ように設哨されており、その仕方について以下で詐しく
説明する。

第２図は、第１図の光学系のミラー２４′ｆ：除いて光
を曲けないようにした場合の概略図をボす。

第２図に見られるように、出射光＋ｌｌ１２０はレンズ
２２によって、像面２６上で光軸から距離Ｙ１のところ
に焦点を結ぶ。Ｙｌは貞の主光線の高さをｄＹ” 表す。曲線的な走査（−；一定であるもの）をｔ ｄψ 実現するためには、−一一定と仮定すると、ｔ ｄＹ” 一一一定ということが必要なシステム特性で必ｄψ る０　（１） 続けて、 θ　＝　ａｒｃ　ｓｉｎ　（：　Ａ　５ｉｎ（ψ）〕、
　（２）ηλ ここでＡ＝− ｆはレンズ２２の近軸焦点距離でありｋは定数である）
、 ｎ−回折次数 λ−入射光緋１１０波長 ｄ−格子１６の格子間隔 か所望のレンズ特性である。この関数に対する５次のべ
き級数近似は である。収差日商によれは歪曲のないレンズｅま次の特
性をもつ： Ｙ　−ｆ　ｔｔａｎ　θ　（５） すなわち、５次の近似では である。レンズの訂ご曲Ｗ、／、Ｙ”−Ｙで示教される
もの、は次の形になる： ｗｙ／　−σ５ｂ″＋β９　ｈ５　、　（１１−ＹｌＹ
ｏ１１ａＸ　）　（力ここでσ５及びβ０は、それぞれ
、三次及び三次の歪曲係数である。Ｙ”−Ｙを評価する
と：ｙ−ｙ１ｎａＸ（ｈ−１）と仮定し、式（７）と（
８）　ｔ　等しいとおき、同じ次数の項を比較して決定
できる。

したがって、直線的な走査を生ずるためにはレンズ２２
は次の歪曲特性をもたなければならない：第６図及び以
下に７バーｆ関連した衣は、式（９）及び（ｌ（役で表
わされるＦｌｒ屋の袖ｆＩＩ（ｆ−与える三枝レンズの
例奮示す。８８６図について脱明すると、レンズ２２に
、負の索子３０、正の索子３２及び光学的な窓３４を営
む。個々のレンズの曲率半径とＩＳさ、及び格子、レン
ズ素子及び像面の間の間隔は衣がう得うれる。レン、ズ
のＰ゛ナンバーＶｉ８９．２４である。焦点距ｘｔｔｔ
’　１３２．６０　ｃｍ−θ８、。ａｘ　２０．８１　
［１９°、及び再生波長Ａ　６３２．８　ｎｍとすると
、式（９）及び０（υを解いて、三次係数σ、として−
２，６’４７４　ａｎ及び力次の係数β９として−０，
１２４００ｃｍ、すなわち全体で−２，７７１４ｃｍと
いう値を得る。このオＩＩ　（ｄ、コンピュータによっ
て得られた光線追跡の結果とよく合致する。光線追跡に
よると、近軸光紛の像の胡１さくＹ’）はｂｏ、３７５
ｃｍ、実際の像のＡさくＹｌ）は４７．６２５ｃｍで、
その差は−２゜７４９８鑵であり、角の歪曲（ＦＩｉ５
．５％を与える。第４図及び第５図は、このレンズ構成
に対する収差図で、第４図は非点収差、第５図は直載性
を光わしている。

結論として、改良された光学的スポット走査装置１２′
が開示はれたと召えるであろう。ここに提示さねた実施
例は現在のところ好ましいものであるか、当業者の活動
の範囲内でこれにはさらに変更や修正が可能であると考
えられる。特許請求の範囲は、本発明の稍神と範囲内に
入るこのような変更やイし正を全て宮めることを意図し
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のレンズを用いるスボント走査装置の
概略図、第２図は、スピンナ格子の一部、本発明のレン
ズ及び格子での再生波面の入射用と回折角を示す、第１
図の部分説明図、第６図は、式（９）及び０（）で表わ
される歪曲特性をもつように設計されたレンズの断面構
成図、および第４図及び第５図は、第６図のレンズに関
連した収差図である。 １４・・・スピンナ　１６・・・回折格子１２・叶干渉
元源　２２・・レンズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少くとも１つの一定格子間隔ｄの平面直線回折格
   子（１６）が形成されているスピンナ（１４）と。 前記平面直線回折格子を照射する入射角θ、の光線を与
   える波長λの再生用光源（１２）と。 前記スピンナを回転させて前記平面直線Ｎ折格子が回転
   角ψだけ回転し入射光の一部を走査方向と交差する画折
   角θ１、及び走査角０８回折させるようにする手段と。 前記回折された光線を受けてそれ全光軸がら像１「１へ
   焦点を結ばせて走金線を生ずるように位置している光学
   レンズとを含み。 前記光学レンズが次の式、すなわち： ただしここでｆはレンズの近軸焦点距離でありによって
   定められる三次歪曲係数σ５及び五次歪曲係数β９を有
   している光学的走査装置。