JP2663948B2 - Light beam scanning device - Google Patents

Light beam scanning device

Info

Publication number
JP2663948B2
JP2663948B2 JP1855989A JP1855989A JP2663948B2 JP 2663948 B2 JP2663948 B2 JP 2663948B2 JP 1855989 A JP1855989 A JP 1855989A JP 1855989 A JP1855989 A JP 1855989A JP 2663948 B2 JP2663948 B2 JP 2663948B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hologram
wave
light beam
disk
rotating body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1855989A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH02199421A (en
Inventor
信也 長谷川
成健 岩田
文雄 山岸
弘之 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP1855989A priority Critical patent/JP2663948B2/en
Priority to EP89302835A priority patent/EP0334631B1/en
Priority to DE68922773T priority patent/DE68922773T2/en
Priority to KR1019890003776A priority patent/KR920009190B1/en
Priority to US07/329,327 priority patent/US4948213A/en
Publication of JPH02199421A publication Critical patent/JPH02199421A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2663948B2 publication Critical patent/JP2663948B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 ホログラムディスクを用いた光ビーム走査装置に関
し、 ホログラムディスクの回転中心を中心とする面ぶれに
起因する走査位置のずれを防止することを目的とし、 複数個に分割された回転体面上の部分に再生点を設定
し、該再生点を通る法線面に対して、 R/l・cos2θ=cosθ−cosθ 但し、 上式中、R=再生点の入射半径、l=結像距離、θ
入射角、θ=出射角、S=λ(再生波波長)/λ
(作成波波長)、F1=回転体面から参照波点光源までの
法線距離、 を満足する位置から発散球面波である参照波と物体波を
照射して該部分にホログラムを作成し、かつ上式を満足
する入射角で入射し該ホログラムが作成された回転体を
回転し、直線走査を行う出射光ビームを得るように構成
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] A light beam scanning apparatus using a hologram disc is provided. The object of the invention is to prevent a displacement of a scanning position due to a surface shake about a rotation center of the hologram disc. the divided portions of the rotating body surface to set the reproduction point, with respect to the normal plane passing through the regeneration point, R / l · cos 2 θ d = cosθ i -cosθ d However, the In the above formula, R = incidence radius of the reproduction point, l = imaging distance, θ i =
Incident angle, θ d = outgoing angle, S = λ 2 (reproduced wave wavelength) / λ 1
Irradiating a reference wave and an object wave, which are divergent spherical waves, from a position that satisfies the following conditions: (a created wave wavelength), F 1 = normal distance from the rotating body surface to the reference wave point light source; The rotator on which the hologram is made incident at an incident angle that satisfies the above equation is rotated to obtain an output light beam that performs linear scanning.

〔産業上の利用分野〕[Industrial applications]

本発明はホログラムディスクを用いて、直線走査を行
う光ビーム走査装置に関する。
The present invention relates to a light beam scanning device that performs a linear scan using a hologram disk.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近バーコードの読み取りや、レーザプリンタにおけ
るレーザ光の走査等に複雑で高価な回転多面鏡の代わり
に、構造が簡単で製造が容易なホログラムを用いた光ビ
ーム走査装置が検討されている。
In recent years, instead of a complicated and expensive rotary polygon mirror for reading a bar code or scanning a laser beam in a laser printer, a light beam scanning device using a hologram having a simple structure and easy manufacture has been studied.

第2図に、ホログラムを用いた光ビーム走査装置の基
本構成を示す。図示されたように、回転軸1の回りに高
速に回転する透明な光学回転円板(ホログラムディス
ク)10上に所定のパターンのホログラムファセット3が
形成されており、レーザ光源4よりレンズ5を介して照
射された再生光ビーム6がホログラムファセットに照射
され、このホログラムファセット内に形成されている干
渉縞によって回折された出射光ビーム7が走査ビームに
なってスクリーン8上を走査する。
FIG. 2 shows a basic configuration of a light beam scanning device using a hologram. As shown in the figure, a hologram facet 3 having a predetermined pattern is formed on a transparent optical rotating disk (hologram disk) 10 which rotates at high speed around a rotation axis 1. The hologram facet is irradiated with the reproduced light beam 6 irradiated by the irradiation, and the output light beam 7 diffracted by the interference fringes formed in the hologram facet becomes a scanning beam and scans on the screen 8.

従来、上述のようなホログラムを用いて、レーザプリ
ンタ等に用いられる高精度直線走査を行う装置において
は、印字品質を良くするために、一般に副走査方向に対
するくり返しのレーザ光の走査線の投射角度変動を±10
数秒以下とすることが要求される。この投射角度変動は
ホログラムが作成された回転円板の面ぶれまたは軸ずれ
等のわずかな変動(数秒または数マイクロメートル程
度)によって生じ、回転円板の機械的な精度を上げてこ
れを減少させることは非常に困難であり、問題点であっ
た。又、ポログラムスキャナの光使用効率も低いもので
あった。
Conventionally, in a device for performing high-precision linear scanning used in a laser printer or the like using a hologram as described above, in order to improve print quality, generally, a projection angle of a scanning line of a repetitive laser beam in a sub-scanning direction is used. ± 10 variation
It is required to be several seconds or less. This projection angle fluctuation is caused by slight fluctuation (about several seconds or several micrometers) such as surface deviation or axis deviation of the rotating disk on which the hologram is created, and increases and reduces the mechanical accuracy of the rotating disk. It was very difficult and problematic. Further, the light use efficiency of the porogram scanner is also low.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記の如き問題点を解決するために、本願出願人は特
開昭60−194419号において、物体波と参照波(共に発散
球面波)を再生点を通る面法線に対して対称の位置から
照射してホログラムを作成し、再生光ビームを入射角と
回折角が等しくなるように該再生点に照射することによ
り、ホログラムディスクの面ぶれおよび軸ずれの許容値
が大きくなるようにすると共に光使用効率の高いホログ
ラムスキャナを得る技術を開示した。
In order to solve the above-mentioned problems, the applicant of the present invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-194419, an object wave and a reference wave (both diverging spherical waves) from a position symmetric with respect to a surface normal passing through a reproduction point. A hologram is created by irradiating the hologram disc with a reproduction light beam so as to make the incident angle and the diffraction angle equal to each other, thereby increasing the allowable values of surface deviation and axis shift of the hologram disc and light. A technique for obtaining a hologram scanner with high use efficiency has been disclosed.

即ち、第4図に示す如く、ホログラムディスク10上の
ホログラムファセットに再生点Pを設定し、該再生点を
通る面法線Xに対して対称又はほぼ対称の位置A1,A2
らいずれも発散球面波である参照波W1と物体波W2を照射
して該部分にホログラムを作成する。こうしてホログラ
ムが作成された物体(ホログラムディスク)10を回転し
ながら再生光を照射することにより、結像面T上で所定
方向に走査する回折光出射光ビームが得られる。このよ
うに従来は、面振れに対する位置の変動を防止するため
に、上述の如く入射角と出射角とを等しくしていた。し
かし、これは第3図に示すようなディスクのビーム入射
位置を回転中心とした面触れに対して大きな効果がある
もののディスク回転中心に対する面振れ(第1図)に対
する走査位置の変動については十分な効果が得られない
ことが判明した。
That is, as shown in FIG. 4, a reproduction point P is set on a hologram facet on the hologram disk 10, and both points A 1 and A 2 are symmetric or almost symmetric with respect to a surface normal X passing through the reproduction point. to create a hologram partial reference wave W 1 and the object wave W 2 is a divergent spherical wave irradiated. By irradiating the reproduction light while rotating the object (hologram disk) 10 on which the hologram is created, a diffracted light emission light beam that scans on the imaging plane T in a predetermined direction is obtained. As described above, in the related art, the incident angle and the outgoing angle are equalized as described above in order to prevent the position from being changed due to the surface deflection. However, although this has a great effect on the surface contact with the beam incident position of the disk as the rotation center as shown in FIG. 3, the fluctuation of the scanning position with respect to the surface deflection (FIG. 1) with respect to the disk rotation center is sufficient. It was found that no significant effect was obtained.

本発明の目的は、特にホログラムディスクの回転中心
に対するディスク面振れに対する走査位置の変動を防止
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to prevent a scanning position from changing with respect to a disk surface deflection with respect to a rotation center of a hologram disk.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本願発明者は2つの作成発散球面波の対称性を若干く
ずすことを着眼し、それによりホログラムディスクの回
転中心に対する面振れによる位置の変動をさらに小さく
できる条件を見出した。即ち、本発明に係る光ビーム走
査装置によれば、複数個に分割された回転体面上の部分
に再生点を設定し、該再生点を通る法線面に対して次式
を満足する位置から発散球面波である参照波と物体波を
照射して該部分にホログラムを作成するようにしたこと
を特徴とする; R/l・cos2θ=cosθ−cosθ …(1) 但し、 上式中、R=再生点の入射半径、l=結像距離、θ
入射角、θ=出射角、S=λ(再生波波長)/λ
(作成波波長)、F1=回転体面からの参照波点光源まで
の法線距離。
The inventor of the present application has noticed that the symmetry of the two generated divergent spherical waves is slightly broken, and has found a condition that can further reduce the position fluctuation due to the surface deflection with respect to the rotation center of the hologram disk. That is, according to the light beam scanning device of the present invention, a reproduction point is set on a portion on the rotating body surface divided into a plurality of parts, and a position satisfying the following expression with respect to a normal plane passing through the reproduction point is set. by irradiating a reference wave and the object wave is a divergent spherical wave, characterized in that so as to create a hologram partial; R / l · cos 2 θ d = cosθ i -cosθ d ... (1) where In the above formula, R = incidence radius of the reproduction point, l = imaging distance, θ i =
Incident angle, θ d = outgoing angle, S = λ 2 (reproduced wave wavelength) / λ 1
(Created wave wavelength), F 1 = normal distance from the rotating body surface to the reference wave point light source.

〔作 用〕(Operation)

第1図において、結像距離lを、ホログラムへの入射
角をθ、出射角(ホログラムにより回折角)をθ
また回転中心に対する面振れをdφとする。このとき、
面振れに対しての回折角度のずれをdθとすると次の
一次近似式が成立する。
In FIG. 1, the imaging distance l is θ i , the incident angle to the hologram is θ i , the outgoing angle (diffraction angle by the hologram) is θ d ,
Also, the surface deflection with respect to the rotation center is dφ. At this time,
When the deviation of the angle of diffraction with respect to the surface deflection and d [theta] d primary approximate expression of the following are satisfied.

dθ=〔cosθi/cosθ−1〕dφ …(1) 一方、この回折角度のずれが次の関係を満たせば、位
置の変動は防止できる。
d = [cos θ i / cos θ d −1] dφ (1) On the other hand, if the deviation of the diffraction angle satisfies the following relationship, the change in position can be prevented.

∴dθ=R/〔l/cosθ〕・dφ …(2) したがって、(1),(2)式より次式(3)の関係
が得られる。
∴dθ d = R / [l / cos [theta] d] · d.phi ... (2) Therefore, (1), the relationship of (2) the following equation from the equation (3) is obtained.

R/l・cosθ=cosθi/cosθ−1 …(3) (3)式を整理すると次式となる。R / l ・ cos θ d = cos θ i / cos θ d -1 (3) The following equation is obtained by rearranging equation (3).

R/l・cos2θ=cosθ−cosθ …(4) ここで、(4)式を満足し、しかもホログラムディス
クにより直線走査を行うことは明白ではない。次に、こ
のことが可能であることを以下に述べる。ここで入射角
度は次式を満足するものとする(第4図参照)。
R / l · cos 2 θ d = cosθ i -cosθ d ... (4) where (4) satisfies the equation, yet it is not obvious to perform a linear scan by the hologram disk. Next, it is described below that this is possible. Here, it is assumed that the incident angle satisfies the following equation (see FIG. 4).

但し、λ2(λ1:ホログラム作成波波長、λ2:ホ
ログラム再生波波長) F1=参照波の点光源A1とディスク10の面との垂直距離 R=再生点Pの入射半径 上記入射角条件(5)は一般に回折効率が最大となる
ように、即ちブラッグ角に選定されるがそれには何ら限
定されない。
Where λ 2 / λ 11 : hologram creation wave wavelength, λ 2 : hologram reproduction wave wavelength) F 1 = vertical distance between point light source A 1 of reference wave and surface of disk 10 R = incidence radius of reproduction point P The incident angle condition (5) is generally selected so as to maximize the diffraction efficiency, that is, the Bragg angle, but is not limited thereto.

以上により、cosθi,cosθは次式(6),(7)で
与えられる。
As described above, cos θ i and cos θ d are given by the following equations (6) and (7).

但し、F=物体波の点光源A2とディスク10の面との垂
直距離 Y2=A1点とA2点との間の垂直距離 (6),(7)式においてY2=2R、F1=F2とした場合
が上述の従来技術、即ち、A1とA2とを対称的に配置した
場合に相当することが理解されよう。この場合にはθ
=θとなる。
However, F = vertical distance between the vertical distance Y 2 = A 1 point and A 2 points between the surface of the light source A 2 and the disk 10 in terms of the object beam (6), Y 2 = 2R in (7), It will be understood that the case where F 1 = F 2 corresponds to the above-mentioned prior art, that is, the case where A 1 and A 2 are symmetrically arranged. In this case, θ i
= A θ d.

一方、走査面Tで直線走査を行う条件は次式で与えら
れていることが知られている。
On the other hand, it is known that the condition for performing the linear scanning on the scanning surface T is given by the following equation.

ここでθは走査軌跡が垂下状態がら上昇する特の変
曲点でのホログラムディスクの回転角で直線性を決定す
る重要な角度パラメータである。
Here, θ c is an important angle parameter that determines the linearity by the rotation angle of the hologram disc at a particular inflection point where the scanning trajectory rises while hanging.

また、ホログラムディスクの偏心マージン(軸ずれ許
容値)を最大とする条件は次式で表される。
The condition for maximizing the eccentric margin (allowable axis deviation) of the hologram disk is expressed by the following equation.

F2 2〔F1 2+R23/2=F1 2〔F2+(R−Y23/2
(9) 上記(9)式の導び方は前述の特開昭60−194419に開
示されている。
F 2 2 [F 1 2 + R 2 ] 3/2 = F 1 2 [F 2 + (R−Y 2 ) 2 ] 3/2
(9) The method of deriving the above equation (9) is disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-194419.

実際に設計に際しては、ディスク入射半径R、波長比
S、結像距離l、最適直線走査を決定するθをまず定
める。残るパラメータはF1,F2,Y2となり、3つの連立方
程式(4),(8),(9)からこの3つのパラメータ
F1,F2,Y2は決定できる。
In actually designed, specified disk entrance radius R, the wavelength ratio S, the image formation distance l, the theta c to determine the optimal linear scan first. The remaining parameters are F 1 , F 2 , and Y 2 , and these three parameters are obtained from the simultaneous equations (4), (8), and (9).
F 1 , F 2 and Y 2 can be determined.

〔実施例〕〔Example〕

以下に実施例(設計値例)を示す。 Examples (design values) will be described below.

λ2:787nm(半導体レーザ)、λ1:325nm (He−Cdレーザ) R=40mm、Y2=83.969mm θ=41.956゜、θ=48.90゜、l=343mm この場合、252mmにわたって±0.15mm以内の良好な直
線走査が可能であることを確認した。
λ 2 : 787 nm (semiconductor laser), λ 1 : 325 nm (He-Cd laser) R = 40 mm, Y 2 = 83.969 mm θ i = 41.956 °, θ d = 48.90 °, l = 343 mm In this case, it was confirmed that good linear scanning within ± 0.15 mm over 252 mm was possible.

また、面振れは許容位置変動を20μm以内とすると従
来の対称なときには、±30″であったものが±60″と大
幅に緩和されることが判明した。なお、参照波と物体波
は収差補正のためにコマ収差波をともなったものでも上
記の条件を適用できることは言うまでもない。
It was also found that when the permissible position fluctuation was within 20 μm, the surface runout was significantly reduced from ± 30 ″ to ± 60 ″ when the conventional symmetrical variation was within 20 μm. Needless to say, the above conditions can be applied to the reference wave and the object wave even if the reference wave and the object wave have a coma aberration wave for aberration correction.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上に記載した通り、本発明によればホログラムディ
スクの回転中心を中心とする面ぶれに起因する走査の位
置ずれを確実に防止することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to reliably prevent the scanning position shift caused by the surface shake about the rotation center of the hologram disk.

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

第1図は本発明にかかるホログラムディスクによる面振
れに起因する走査位置の変動防止を説明する図、第2図
はホログラムキャナの基本原理を説明する図、第3図は
従来の面振れ対策を説明する図、第4図は従来のホログ
ラムディスクの作成方法を説明する図。 10……ホログラムディスク、 P……再生点、X……法線面。
FIG. 1 is a view for explaining the prevention of fluctuation of a scanning position caused by surface runout by a hologram disk according to the present invention, FIG. 2 is a view for explaining a basic principle of a hologram canner, and FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional hologram disc producing method. 10: Hologram disk, P: Reproduction point, X: Normal surface.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 弘之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−66617(JP,A) 特開 昭62−28708(JP,A) 特開 昭59−191007(JP,A) 特開 昭55−9595(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hiroyuki Ikeda 1015 Uedanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (56) References JP-A-64-66617 (JP, A) JP-A-62-28708 (JP, A) JP-A-59-191007 (JP, A) JP-A-55-9595 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数個に分割された回転体(10)面上に再
生点(P)を設定し、該再生点を通る法線面(X)に対
して次式を満足する発散球面波である参照波と、発散球
面波である物体波を照射して該部分にホログラムを作成
し、かつ次式を満足する入射角で入射し該ホログラムが
作成された回転体を回転し、直線走査を行う出射光ビー
ムを得る光ビーム走査装置: R/l・cos2θ=cosθ−cosθ 但し、 上式中、R=再生点の回転体入射半径、l=結像距離、
θ=入射角、θ=出射角、S=λ(再生波波長)
/λ(作成波波長)、F1=回転体面から参照波点光源
までの法線距離。
1. A reproduction point (P) is set on a surface of a rotating body (10) divided into a plurality of parts, and a divergent spherical wave satisfying the following equation with respect to a normal plane (X) passing through the reproduction point: And a hologram is created by irradiating a reference wave and an object wave that is a divergent spherical wave. light beam scanning device obtain outgoing light beam to perform: R / l · cos 2 θ d = cosθ i -cosθ d However, In the above formula, R = the radius of incidence of the rotating body at the reproduction point, l = the imaging distance,
θ i = incident angle, θ d = output angle, S = λ 2 (reproduced wave wavelength)
/ Λ 1 (creation wave wavelength), F 1 = normal distance from the rotating body surface to the reference wave point light source.
JP1855989A 1988-03-25 1989-01-28 Light beam scanning device Expired - Fee Related JP2663948B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1855989A JP2663948B2 (en) 1989-01-28 1989-01-28 Light beam scanning device
EP89302835A EP0334631B1 (en) 1988-03-25 1989-03-22 Beam scanner
DE68922773T DE68922773T2 (en) 1988-03-25 1989-03-22 Light beam scanner.
KR1019890003776A KR920009190B1 (en) 1988-03-25 1989-03-25 Beam scanner
US07/329,327 US4948213A (en) 1988-03-25 1989-03-27 Beam scanner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1855989A JP2663948B2 (en) 1989-01-28 1989-01-28 Light beam scanning device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02199421A JPH02199421A (en) 1990-08-07
JP2663948B2 true JP2663948B2 (en) 1997-10-15

Family

ID=11974983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1855989A Expired - Fee Related JP2663948B2 (en) 1988-03-25 1989-01-28 Light beam scanning device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2663948B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02199421A (en) 1990-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0132956B1 (en) Light beam scanning apparatus
US5162929A (en) Single-beam, multicolor hologon scanner
WO1987006016A1 (en) Scanning apparatus
JPH08227048A (en) Control method of spot contour by using noninteger interlacecoefficient in polyhedral mirror raster output scanner
JPS61282819A (en) Hologram disk for optical deflection
JP2663948B2 (en) Light beam scanning device
US4925262A (en) Method and apparatus for light beam scanning using a hologram
JPS61149918A (en) Light beam scanning device
JP2518505B2 (en) Diffraction grating spectrometer
JPH0521210B2 (en)
JP2767588B2 (en) Light beam scanning device
EP1130447A2 (en) Hologram scanner and method of recording and reproducing hologram in the hologram scanner
JPH0311447B2 (en)
JPH044569B2 (en)
JP2782140B2 (en) Hologram scanner
JPS582819A (en) Photoscanner
JPH0617949B2 (en) Hologram scanner
JP2972023B2 (en) Hologram scanner
JPH0525291B2 (en)
JP2737157B2 (en) Optical scanning device for multiple scanning lines
JPH03120510A (en) Laser beam scanner
JPS6163818A (en) Light beam scanning device
JP2571638B2 (en) Hologram scanner
JP2757320B2 (en) Light beam scanner
JPH08313840A (en) Optical scanning device

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees