JPS63303317A - レ−ザ光走査装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、情報記録や情報読み取りを行なうレーザ光
走査装置に関する。

（ロ）従来の技術 一般に、複数個の直線状回折格子又は小ログラムレンズ
を円状に環状配列したホログラムディスクによってレー
ザ光を偏向させ、偏向されたレーザ光により被走査面を
光走査する光走査方式がよく知られている。

従来この種方式のレーザ光走査装置を第６図に示す。第
６図において、本装置は光情報記録、いわゆるレーザビ
ームプリンタに応用したものであり、以下上記光走査方
式について説明する。

半導体レーザ１の出射光はコリメートレンズ２により平
行光にされ、ホログラム（スキャナ）ユニット４４のホ
ログラム索子１２に入射づる。このホログラムユニット
４４は、ホログラムディスク１１とこのデ′イスク１１
を回転させるためのモータ部４４ａで構成され、このモ
ータ部は回転数を検出し、安定化させる制御機構を右づ
−る。ホログラムディスク１１は入射したレーザ光を回
折するが、ホログラムディスク１１が図示［３方向に回
転することにより回折角が変わり一次元的に光走査を行
なう。

ホログラムディスク１１で回折されたレーザ光はｆ　・
θレンズ４５により、感光体ドラム１６上に光スボッ１
へ１０を形成する。この光スポットはホログラムディス
ク１１が回転づることにより感光体ドラム１６上を走査
線１７の様に図示Ｃ方向に直線走査する。半導体レーザ
の注入電流を情報に従がい変化さぜレーザ光を０Ｎ−Ｏ
ＦＦすると感光体ドラム１６にトナー付着の有無が生じ
る。

このドラム１６が回転することにより、直線に記録され
た情報は詩系列に二次元的に記録され、これを紙に転写
することにより、複写機やコンピュータ情報記録、ファ
クシミリ等のプリント装置となる。　ホログラムディス
ク１１は、ガラス、プラスチック等の透明円形基板上に
ホログラム素子１２が複数個円状に環状形成されている
。すなわち、各ホログラム素子はディスク１１の中心に
対し、回転対称となっている。ホログラム素子には、第
４図＋ａ＋　＋ｂ＋　（Ｃ）に示すように直線回折格子
や、あるいは、第４図＋ｄ＋に示すようなホログラムレ
ンズがあり、これらは、通常透明円形基板」ニにフォト
レジストを塗布し、三光束干渉法により露光され、現像
・乾燥をして作成され、空間周波数５００本／ｍｍ〜２
０００本／　ｍｍ程度のものが良く用いられる。また、
上記に従って作成されたホログラムディスクを原板とし
てレプリカ法により、ホログラムディスクを作成する場
合も有る。

次に、ホログラムディスクの偏向機能について第４図〈
ω及び第５図（ω山）を用いて簡単に説明する。

ホログラム素子は直線回折格子で格子はディスク半径方
向に平行に形成されている。そして、ディスクが図示へ
方向に回転すると、例えば、ボログラム素子１３ａでは
、第５図（田、第４図（ａ）、第５図中）に示す順にレ
ーザ光の入射位置２２での回折格子の方向が変化する。

このため、回折されるレーザ光の方向が変化し、１個の
ホログラム索子１３ａが入射位置２２を１回通過すると
１回の偏向走査が行なわれ、隣接するホログラム素子１
３ｂでも同様の偏向走査が行なわれ、このようにして、
ディスクが一回転すると、ホログラム素子の個数に応じ
た回数の光走査が行なわれる。

また、第４図（ｂ）　（Ｃ）　（ｄ）に示すような形状
のポログラム素子を用いた場合も同様に偏向走査が行な
われる。

上記のように、レーザ光を直線走査づるレーザ光走査装
置は、高速、高分解能であるため、光情報記録のみなら
ずレーザビームプリンタや光スポットからの反射光を検
出して行なわれる直線走査の読み取り装置にも応用され
ている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来のレーザ光走査装置は基本的に直線
走査するものひあり、平面の情報処理をｔｊなうために
は記録の場合は感光体ドラム１６等が、また読み取りの
場合は被検出体が走査線上を等速で移動する必要があり
、処理速度を制限してい　Ｉこ　。

また、精密な回転や平行移動を行なうための駆動装面が
必要となり、装置が複翰で故障が頻繁に生じる欠点があ
った。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構
成にてレーザ光を走査面上に二次元的に光走査できるレ
ーザ光走査装置を提供することを目的の一つとするもの
である。

（ニ）問題点を解決覆るための手段 本発明は、レーザ光を回転ホログラムディスクにより偏
向させ、偏向されたレーザ光による走査スポットにて走
査面を光走査するレーザ光走査装置において、回転ホロ
グラムディスクは、間隔を有して配設された、異なる走
査速度を有する１対のホログラムディスク回転板からな
り、かつ各ホログラムディスク回転板は複数のディスク
素子を備え、そのディスク素子が、対向時に実質的に格
子方向が互いに異なるレーザ光走査装置である。

すなわち、本発明は回転速度が異なる２枚のホログラム
ディスク回転板を、ディスク素子の対向時に実質的に格
子方向が互いに異なるよう構成しレーザ光の平面上への
光走査、いわゆる平面走査を行うことができるようにし
たことを特徴とするものである。

本発明において、ディスク素子の対向時に実質的に格子
方向が互いに異なるとは、対向するディスク素子の格子
の方向が有効な平面走査するに十分界なることを意味す
るものであり、対向時に各素子の格子の方向が９０’ま
たはその近傍の角度をなして交差しており、この交差角
度は６０〜９０’が好ましく、９０°がより好ましい。

本発明では、回折作用を示すディスク素子としては、溝
が直線状のもの、ホログラムレンズが好ましく、溝形状
がブレーズ化されたものが更に好ましい。

上記直線状回折格子の場合、平面」二に等間隔にきざま
れた平行イ５溝の格子線の密度は１ｍｍにつき５００〜
２０００本が好ましく、２０００本がより好ましい。

さらに、２つのボログラムディスク回転板の回転数の差
は０．０５〜０．５ｒａｄ　／ｓｅｃが好ましく、０．
１９　ｒａｄ　／ＳｅＣがより好ましい。

（ボ）作　用 複数のディスク素子を備え、異なる走査速度を有する２
枚のホログラムディスク回転板を、各回転板のディスク
素子の対向時に実質的に格子方向が互いに異なるよう間
隔を有して配設し、これによってレーザ光を両ホログラ
ムディスク回転板を介して回折させ、走査面上を順次直
線走査させてレーザ光の平面走査をホロクラムディスク
の回転系のみで行うようにしたことから、従来のように
、回折されたレーザ光の直線走査にて平面の情報処理を
行うために走査面上を回転または平行移動するための駆
動系は不要となり、これにより筒中な操作にて情報処理
速度を向上できるとともに、作業性を向上できる。

（へ）実施例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

なお、本発明はこれによって限定されるものではない。

第１図は本発明によるレーザ光走査装置の第一の実施例
である。

第１図において、半導体レーザ１から出射されたレーザ
光は」リメートレンズ２により平行にされ、１／４波長
板７により円偏光とされ、さらに第一のホログラムディ
スクユニット（以下、第一のディスクユニットと称す）
４に入射して偏向され、この偏向されたレーザ光は、次
に、第二のホ＝７＝ ログラムディスクユニット（ｉＪ、下、第二のディスク
ユニットと称す〉３に大剣する。そして、第二のディス
ク」−ニット３で再び偏向されたレーザ光は、ｆ　・θ
レンズ５により走査面６上に光スポラ１−１０を形成覆
る。

この第一および第二のディスクコ−ニラ１〜４および３
はそれぞれ、第一および第二のホログラムディスク回転
板（以下、ディスク回転板と称す）１／Ｉおよび１３と
該ディスク回転板を回転させるためのモータ部２４およ
び２３で構成され、これらモータ部は各ディスク回転板
１４および１３の回転数を検出し安定化させる制御機構
を有する。

そして、ディスク回転板１／Ｉおよび１３はぞれぞれガ
ラス、プラスチック等の透明円形基板上にディスク素子
（ホログラム素子）が複数個円状に環状形成されている
。

すなわち、本実施例では、ディスク素子はディスク回転
板１３，１１．Ｊ二でディスク回転板１３゜１／Ｉの中
心Ｏに対し回転対称に配列されている。

第一のディスクユニット４のディスク素子とじては、第
４図（ｂ＋に示すように、回折格子が各索子１４ａ、１
４１）・・・・・・ごとに中心位置の格子をディスク半
径方向に対して直角に形成してこの中心位置の格子に互
いに隣接して平行に複数個形成されており、これら素子
１４ａ、１４１）・・・・・・は走査面６上を図示Ｘ方
向（第１図参照）に光走査する機能を有する。また、第
二のホログラムレンズ１〜３の場合では、第４図（ωに
示すように、回折格子が各索子１３ａ、１３ｂ・・・・
・・ごとに中心位置の格子をディスク半径方向に形成し
てこの中心位置の格子に互いに隣接して平行に複数個形
成されてｄ５す、これら素子１３ａ、１３ｂ・・・・・
・は走査面６圭を図示Ｙ方向（第１図参照）に光走査す
る機能を右する。これによりディスク素子の対向時に格
子の交差角度は９０’に設定され得る。

また、１／４波長板７は、ディスク回転板１３゜１４の
回折格子の効率が偏光方向（レーザ光の偏波面の方向）
に依存するためにコリメー１へレンズ２および第一のデ
ィスクコニット４間に挿入されており、これはレーザ光
を円偏光として回折格子の偏波面依存性を無くすもので
ある。

次に動作について説明する。

第一のディスク回転板１４の回転数ω１及び第二のディ
スク回転板１３の回転数ω２が同じ場合、すなわち、ω
１−ω２のとき、第１図に示すように、レーザ光は走査
面６上を走査線７７上で直線走査を繰り返す。ここで、
第二のディスク回転板１３を第一のディスク回転板１４
より回転数をわずかに速くすると〈ω２〉ω１）、第３
図（ωに示すように、光スポット１０は走査面６」二を
■→■→■→■・・・と直線走査をしながら順次Ｙ方向
に移動し、結束的に走査面６十を平面走査づることにな
る。回転数の差を大きくして行くと、光スポット１０は
、第３図（ｂ）に示すように、順次■→■→■・・・・
・・と直線走査して結束的に平面走査を行なうことも可
能である。

また、第３図（Ｃ）は、第３図（ａ）に示される走査面
６の中央部のみを用いて走査線を横方向に走らせること
ができるようにした走査方式である。

さらに、各ディスク素子が第４図（Ｃ）で示すように半
ｔ￥ｈ向に対して傾斜された回折格子を有するディスク
回転板３３を用いて第一のディスクユニットを構成し、
一方、第二のディスクコ−ニットを、第４図（Ｃ）で示
す格子の傾きと直交するような傾きに形成されて配列さ
れた回折格子を有するディスク回転板（図示せず）を用
いて構成した場合も回転数の大小により上記と同様の平
面走査ができるものである。

以上のように本実施例によれば、異なる回転数を有する
とともに、対向時の交差角度を直角に設定したディスク
素子を有する２枚のディスク回転板から構成された回転
系を用いたので、ディスク素子が対面する毎に光スポラ
］〜が走査面を直線走査して走査面を平行移動等をする
ことなく順次移動され、容易に平面走査を行うことがで
きるものであり、従来のように、平面走査のための駆動
系を必要とせずに簡単な操作で情報記録あるいは情報読
み取りが行えるものである。

第２図は同一のディスク回転板を２個使用した場合の本
発明の第二の実施例を示ず。なお、第１−１１　＝ 図に用いたものと同じ機能を右するものは同一符号をつ
【プている。

第２図にＪ５いて、本実施例は読み取り装置に用いた場
合を示し、ディスク回転系と　１／４波長板７との間に
は、反則光の光路を変更するためのビームスプリッタ８
が介装されている。９は光検出器である。

次に読み取り動作について説明ゴる。半導体レーザ１か
ら出射されたレーザ光は上記第一の実施例と同様走査面
６上に光スポット１ｏを形成し、光スポラ］へ１０は走
査面６上を平面走査される。

光スポット１０からの反射光は、ｆ　−ｏレンズ５、デ
ィスク回転板１４．１４を逆に進行し、ビームスプリッ
タ８で光路を変更され、光検出器９により受光され、電
気信号となる。このようにして読み取り装置として動く
ものである。

本実施例では、上記第一の実施例と異なり同一形状の回
折格子が配列されたディスク素子を有する同一構造のデ
ィスク回転板１４．１４を２個使用ηることを特徴とす
るものである。

すなわち、両ディスク回転板１４．１／Ｉとも上記第一
の実施例で用いられた第４図＋ｂ＋に示すようなディス
ク半径方向に直角に直線格子を形成したディスク素子１
４．ａ、１４ｂ・・・・・・を有している。

そして、前方および後方のディスク回転板１／Ｉ。

１４をそれぞれディスク素子対向時に走査面６上で前方
のものは図示Ｘ方向に後方のものは図示Ｙ方向に光走査
する機能を有するよう配設する。この際の交差角度は９
０’に略近い７５°に設定され得る。

このようにすれば前方のディスク回転板１４における直
線格子が第２図に示すように、左右方向（図示Ｘ方向ン
に在するときレーザ光が入射するのに対し、後方のディ
スク回転板１４では直線格子が上下方向（図示Ｙ方向）
に在るどぎレーザ光が入射するため、ディスク素子が対
面する毎に光スポットが走査面上を直線走査して順次移
動され、平面走査を行うことができる。

２つのディスクユニット４および４の回転動作について
は第一の実施例で示した通りである。

このように本実施例では、直線格子の交差角爪を直角に
近い角度にて配設された同一構造の２枚のディスク回転
板によってレーリ゛光を回折して偏向させたので、ディ
スク回転板から走査面上に直接平面走査でき、上記第一
の実施例と同様の効果を奏す。

なお、上記各実施例では、２枚のディスク回転板の回折
格子として直線状回折格子を用いたものを示したが、こ
れに限らず第４図（山に示すようなホログラムレンズを
用いて、両回転板を対向時に実質的に格子方向がｎいに
異なるように構成してもよい。

（［−）発明の効果 以」二のように本発明によれば、複数のディスク素子を
備え、異なる走査速度を右づる２枚のホログラムディス
ク回転板を、各回転板のディスク素子の対向時に実質的
に格子方向が互いに異なるよう間隔をイｊして配設し、
これによってレーザ光を両ホログラムディスク回転板を
介して回折させ、走査面上を順次直線走査させるように
したので、レーザ光を操作の簡単なホ［１グラムデイス
クの回転系を介して走査面−Ｆに直接平面走査でき、従
来のように、平面走査のための駆動系を不要にできると
ともに、情報処理速度を向上でき、これにより高速で、
安定した光情報記録、光情報読み取り装置を（ｑること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーザ光走査装置の第一の実施例
を示す構成図、第２図は本発明の第二の実施例を示す構
成図、第３図は本発明の走査プフ式を説明覆るための説
明図、第４図はホログラム素子の概略図、第５図は回転
ホログラム素子の偏向機能を説明覆るためのホログラム
ディスク回転板の概略図、第６図は従来のレーザ光走査
装置を示づ一構成図である。 １・・・・・・半導体レーザ、 ２・・・・・・コリメートレンズ、 ４．３・・・・・・第一、第二のホログラムディスク」
−ニット、 ５・・・・・・［・ｅレンズ、　　　　６・・・・・・
走査面、７・・・・・・１／４波長板、８・・・・・・
ビームスプリッタ、９・・・・・・光検出器、　　　１
０・・・・・・光スポット、１４．１３・・・・・・第
一、第二のホログラムディスク回転板、 １３ａ　、１３ｂ　、１４ａ　、１４ｂ・・・・・・デ
ィスク素子、 ２３．２４・・・・・・モータ部、１７・・・・・・走
査線。 ＝１６− 第１　図 第２図 第３ （ａ） 人 ＜ｃ＞ （ｂ） 第４ （ａ） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光を回転ホログラムディスクにより偏向させ
   、偏向されたレーザ光による走査スポットにて走査面を
   光走査するレーザ光走査装置において、 回転ホログラムディスクは、間隔を有して配設された、
   異なる走査速度を有する１対のホログラムディスク回転
   板からなり、かつ各ホログラムディスク回転板は複数の
   ディスク素子を備え、そのディスク素子が、対向時に実
   質的に格子方向が互いに異なるレーザ光走査装置。