JP2701223B2 - 光ビーム走査装置 - Google Patents
光ビーム走査装置Info
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- JP2701223B2 JP2701223B2 JP61060832A JP6083286A JP2701223B2 JP 2701223 B2 JP2701223 B2 JP 2701223B2 JP 61060832 A JP61060832 A JP 61060832A JP 6083286 A JP6083286 A JP 6083286A JP 2701223 B2 JP2701223 B2 JP 2701223B2
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- wave
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
本発明は，位置的に空間周波数分布が異なるホログラ
ムの回折格子を配置する光ビーム走査装置において，走
査全域での回折波の収差が低減するように最適化された
位相を有するレーザ光をホログラムへの入射波とする光
ビーム走査装置である。 〔産業上の利用分野〕 本発明は、最適化された入射波の位相によって走査全
域での回折波の収差を低減することのできる光ビーム走
査装置に関する。 〔従来の技術〕 レーザプリンタなどの光ビーム走査装置において、従
来のポリゴンなどの走査器に代わって、ホログラムスキ
ャナが注目されている。ホログラムスキャナはポリゴン
などに比べて小型、部品数の低減、安価、機械的精度の
大幅な緩和、大量複製可能であるという特徴を有する。
第４図にホログラムスキャナを用いた従来のレーザプリ
ンタの構成を示す。ホログラムディスク12上には複数個
のホログラム11が配置され、モータ13で回転するように
なっている。そして各ホログラム11は各ホログラム11内
において位置的に空間周波数分布が少しずつ異なる回折
格子が記録されている。従って、回転するホログラム11
に半導体レーザからの入射波９が入射した場合、各ホロ
グラム11の一端から他の一端までが通過する間に回折波
10の回折角は連続的に変化し、フォトコンドラム14上の
左端から右端までを走査する。このようにしてフォトコ
ンドラム14上に文字などの光情報が記録され、印刷用紙
15に転写、印字される。 上記従来例において、ホログラム11は各走査位置にお
いて回折波10のビームをフォトコンドラム14上に無収差
で正確に絞り込む必要がある。しかし、ホログラムは一
般に作成時と再生時の条件（再生，作成波長の違いな
ど）が異なるため、ホログラム入射波９が無収差である
場合には回折波10は収差を生じる場合が多い。上記収差
を低減するために、収差に直接関係する回折波10の位相
が入射波９の位相とホログラム11の位相伝達関数の和に
よって表わされ、さらに該位相伝達関数がホログラム11
の作成時の物体波と参照波の位相差によって表わされる
ことを利用し、上記位相伝達関数を最適化することによ
って回折波10の位相の収差を低減する従来技術が提案さ
れている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記従来技術においては、位相伝達関数のみ
を最適化しているため、収差減少には限界があった。 本発明は上記問題点を除くために、位相伝達関数の他
にさらに、入射波の位相も最適化することによりさらに
無収差、高解像度の光ビーム走査を行うことのできる光
ビーム走査装置を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は上記問題点を除くために、ホログラム（23）
への入射波（21）の位相φiNを、該ホログラム（23）上
の各所定点（走査点）で所望の、特に無収差の回折波
（22）の位相▲φ(n) OUT▼が得られるように最適化して
設定するものである。 〔作用〕 上記手段によれば、予め入射波（21）の位相φiNが最
適化されているため、ホログラム（23）上の各所定点で
得られる回折波（22）の位相▲φn OUT▼も無収差に近い
ものが得られ、高解像度の光ビーム走査を行うことがで
きる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例につき詳細に説明を行う。 ｛本発明による光ビーム走査装置の構成（第１図）｝ 第１図は、本発明による光ビーム走査装置の構成図で
ある。ホログラムディスク上には第４図の従来例と同様
に複数個のホログラム23が配置され、モータ25で回転す
るように構成される。そして、入射波21は回転する各ホ
ログラム23に入射し、その回折波22はフォトコンドラム
26上に走査結像する。この時、入射波21の位相φiN（x,
y）は後述するように回折波22の各走査点の位相▲φn
OUT▼（x,y）が無収差となるように最適化される。 ｛入射波の位相の最適化｝ 次に、上記入射波21の位相φiNを最適化する設定法に
ついて説明を行う。今、ホログラム23上のｎ点での所望
（本実施例の場合、無収差）の回折波22の位相を▲φ
(n) OUT▼（x,y）とすると、入射波21の位相をφiN（x,
y）とした時のｎ点での回折波22の実際の位相▲φn OUT
▼（x,y）との誤差E2を、 と表わすことにする。ただし、Wnは各ｎ点においてどの
程度無収差にするかを表わす重みである。また、Ｓはx,
y平面（ホログラム平面）内の再生領域である。本発明
においては、（１）式の誤差Ｅが最小となるように入射
波位相φiN（x,y）を決定すればよい。ここで、入射波2
1の位相をφiN（x,y）とした時のホログラム23上のｎ点
での回折波22の実際の位相▲φn OUT▼（x,y）は、 で表わせる。ただし、▲φn H▼（x,y）はホログラム23
上のｎ点の位相伝達関数である。（２）式を（１）式に
代入すると、 となる。（３）式より、 とし、e0 2が全ての（x,y）∈Ｓで最小となるように入射
波位相φiN（x,y）を決定すればよい。このため（４）
式をφiN（x,y）で偏微分して、 とおくことにより、 となる。すなわち、ホログラム23上のｎ点での位相伝達
関数▲φn H▼（x,y）と、それによるホログラム23上の
ｎ点で無収差となる所望の回折波２の位相▲φ(n) OUT▼
を予め計算しておくことにより、（６）式から最適化さ
れた入射波１の位相φiN（x,y）を求めることができ
る。ここで、位相伝達関数▲φn H▼（x,y）はホログラ
ム23の作成時のｎ点の物体波の位相▲φn obj▼（x,y）
と参照波の位相▲φn ref▼（x,y）を用いて、 として決定でき、最適化されているものとする。なお、
▲φn H▼（x,y）をx,yで偏微分するとホログラム３上の
各位置の空間周波数が求まる。 ｛入射波の発生方法｝ 上記のようにして最適化された位相φiN（x,y）を有
する入射波１の発生方法は第１図の実施例においては特
には図示していないが、光学ガラスレンズや、ホログラ
ムを用いることによって発生することができる。後者で
用いるホログラムは、電子ビームによって位相φiN（x,
y）を有する干渉縞を直接ホログラム材料上に記録する
方法、位相φiN（x,y）を有する干渉縞をプロッタで描
きそれを縮小してホログラム材料に記録する方法（コン
ピュータジェネレィテッドホログラム）あるいは、ホロ
グラフィック露光などによって作成することができる。 ｛本発明による光ビーム走査装置の具体的な設計パラメ
ータ（第１図）｝ 次に、第１図の各部の具体的な設計パラメータを示
す。本例に用いるホログラムディスク24は、本出願人ら
が出願した特願昭59−48076を用いている。同図におい
て27,28はホログラム23の作成時の作成波を示す。作成
波27,28の出射点とホログラムディスク24の距離fH1＝f
H2＝125.7mm、ホログラム23の中心とホログラムディス
ク24の中心との距離Ｒ＝40mm、y2＝80mm、作成波7,8はH
e−Cdレーザ（長長325nm）、再生波21は半導体レーザ
（波長787nm）とする。又、入射波21は無収差収束波と
し、入射角は47.250゜、仮想的な結像位置Ｐ′までのホ
ログラムディスクからの距離ａ及びフォトコンドラム26
上の結像位置Ｐまでのホログラムディスク24からの距離
GLは共に205mmとする。以上の設定により、ホログラム
ディスクの位相伝達関数φＨは、収差が低減するように
最適化されている。 ｛ビーム径のシミュレーション結果（第２図）｝ 第２図、第３図に、上記条件によって入射波21の最適
化を行った場合の、フォトコンドラム26上の回折波22の
ビーム径をシミュレーションによって求めた結果を示
す。第２図に、前記（６）式においてｎ＝１、すなわち
走査中央のみで無収差となるような入射波21を入射した
時のビーム径（収差像）を示す。なお、走査ビームは、
300dpi以上の高解像レーザプリンタに用いることを考慮
し、回折像で100μｍとなる様に、ディスク入射ビーム
径を設定した。さらに、第３図には、全走査領域での重
みwnを変化させ最適化を行なった入射波21を入射した時
のビーム径を示す。第３図は第２図よりビーム径が均一
で、かつ、小さくなっている。これは走査端の方がより
収差が大きいため、その重みWnを大きくすることにより
ビーム径が良く平均化されたためである。上記のように
本発明によれば、収差補正に大きな効果があることがわ
かる。なお、本方法は、ホログラムスキャナに限ったこ
とでなく、様々な光学系への収差補正にも有効であるこ
とは言うまでもない。 〔発明の効果〕 本発明によれば、ホログラムへの入射波の最適化を行
うことにより，回折波を無収差に近ずけることが可能と
なり，高解像度の光ビーム走査装置を得ることが可能と
なる。
ムの回折格子を配置する光ビーム走査装置において，走
査全域での回折波の収差が低減するように最適化された
位相を有するレーザ光をホログラムへの入射波とする光
ビーム走査装置である。 〔産業上の利用分野〕 本発明は、最適化された入射波の位相によって走査全
域での回折波の収差を低減することのできる光ビーム走
査装置に関する。 〔従来の技術〕 レーザプリンタなどの光ビーム走査装置において、従
来のポリゴンなどの走査器に代わって、ホログラムスキ
ャナが注目されている。ホログラムスキャナはポリゴン
などに比べて小型、部品数の低減、安価、機械的精度の
大幅な緩和、大量複製可能であるという特徴を有する。
第４図にホログラムスキャナを用いた従来のレーザプリ
ンタの構成を示す。ホログラムディスク12上には複数個
のホログラム11が配置され、モータ13で回転するように
なっている。そして各ホログラム11は各ホログラム11内
において位置的に空間周波数分布が少しずつ異なる回折
格子が記録されている。従って、回転するホログラム11
に半導体レーザからの入射波９が入射した場合、各ホロ
グラム11の一端から他の一端までが通過する間に回折波
10の回折角は連続的に変化し、フォトコンドラム14上の
左端から右端までを走査する。このようにしてフォトコ
ンドラム14上に文字などの光情報が記録され、印刷用紙
15に転写、印字される。 上記従来例において、ホログラム11は各走査位置にお
いて回折波10のビームをフォトコンドラム14上に無収差
で正確に絞り込む必要がある。しかし、ホログラムは一
般に作成時と再生時の条件（再生，作成波長の違いな
ど）が異なるため、ホログラム入射波９が無収差である
場合には回折波10は収差を生じる場合が多い。上記収差
を低減するために、収差に直接関係する回折波10の位相
が入射波９の位相とホログラム11の位相伝達関数の和に
よって表わされ、さらに該位相伝達関数がホログラム11
の作成時の物体波と参照波の位相差によって表わされる
ことを利用し、上記位相伝達関数を最適化することによ
って回折波10の位相の収差を低減する従来技術が提案さ
れている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記従来技術においては、位相伝達関数のみ
を最適化しているため、収差減少には限界があった。 本発明は上記問題点を除くために、位相伝達関数の他
にさらに、入射波の位相も最適化することによりさらに
無収差、高解像度の光ビーム走査を行うことのできる光
ビーム走査装置を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は上記問題点を除くために、ホログラム（23）
への入射波（21）の位相φiNを、該ホログラム（23）上
の各所定点（走査点）で所望の、特に無収差の回折波
（22）の位相▲φ(n) OUT▼が得られるように最適化して
設定するものである。 〔作用〕 上記手段によれば、予め入射波（21）の位相φiNが最
適化されているため、ホログラム（23）上の各所定点で
得られる回折波（22）の位相▲φn OUT▼も無収差に近い
ものが得られ、高解像度の光ビーム走査を行うことがで
きる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例につき詳細に説明を行う。 ｛本発明による光ビーム走査装置の構成（第１図）｝ 第１図は、本発明による光ビーム走査装置の構成図で
ある。ホログラムディスク上には第４図の従来例と同様
に複数個のホログラム23が配置され、モータ25で回転す
るように構成される。そして、入射波21は回転する各ホ
ログラム23に入射し、その回折波22はフォトコンドラム
26上に走査結像する。この時、入射波21の位相φiN（x,
y）は後述するように回折波22の各走査点の位相▲φn
OUT▼（x,y）が無収差となるように最適化される。 ｛入射波の位相の最適化｝ 次に、上記入射波21の位相φiNを最適化する設定法に
ついて説明を行う。今、ホログラム23上のｎ点での所望
（本実施例の場合、無収差）の回折波22の位相を▲φ
(n) OUT▼（x,y）とすると、入射波21の位相をφiN（x,
y）とした時のｎ点での回折波22の実際の位相▲φn OUT
▼（x,y）との誤差E2を、 と表わすことにする。ただし、Wnは各ｎ点においてどの
程度無収差にするかを表わす重みである。また、Ｓはx,
y平面（ホログラム平面）内の再生領域である。本発明
においては、（１）式の誤差Ｅが最小となるように入射
波位相φiN（x,y）を決定すればよい。ここで、入射波2
1の位相をφiN（x,y）とした時のホログラム23上のｎ点
での回折波22の実際の位相▲φn OUT▼（x,y）は、 で表わせる。ただし、▲φn H▼（x,y）はホログラム23
上のｎ点の位相伝達関数である。（２）式を（１）式に
代入すると、 となる。（３）式より、 とし、e0 2が全ての（x,y）∈Ｓで最小となるように入射
波位相φiN（x,y）を決定すればよい。このため（４）
式をφiN（x,y）で偏微分して、 とおくことにより、 となる。すなわち、ホログラム23上のｎ点での位相伝達
関数▲φn H▼（x,y）と、それによるホログラム23上の
ｎ点で無収差となる所望の回折波２の位相▲φ(n) OUT▼
を予め計算しておくことにより、（６）式から最適化さ
れた入射波１の位相φiN（x,y）を求めることができ
る。ここで、位相伝達関数▲φn H▼（x,y）はホログラ
ム23の作成時のｎ点の物体波の位相▲φn obj▼（x,y）
と参照波の位相▲φn ref▼（x,y）を用いて、 として決定でき、最適化されているものとする。なお、
▲φn H▼（x,y）をx,yで偏微分するとホログラム３上の
各位置の空間周波数が求まる。 ｛入射波の発生方法｝ 上記のようにして最適化された位相φiN（x,y）を有
する入射波１の発生方法は第１図の実施例においては特
には図示していないが、光学ガラスレンズや、ホログラ
ムを用いることによって発生することができる。後者で
用いるホログラムは、電子ビームによって位相φiN（x,
y）を有する干渉縞を直接ホログラム材料上に記録する
方法、位相φiN（x,y）を有する干渉縞をプロッタで描
きそれを縮小してホログラム材料に記録する方法（コン
ピュータジェネレィテッドホログラム）あるいは、ホロ
グラフィック露光などによって作成することができる。 ｛本発明による光ビーム走査装置の具体的な設計パラメ
ータ（第１図）｝ 次に、第１図の各部の具体的な設計パラメータを示
す。本例に用いるホログラムディスク24は、本出願人ら
が出願した特願昭59−48076を用いている。同図におい
て27,28はホログラム23の作成時の作成波を示す。作成
波27,28の出射点とホログラムディスク24の距離fH1＝f
H2＝125.7mm、ホログラム23の中心とホログラムディス
ク24の中心との距離Ｒ＝40mm、y2＝80mm、作成波7,8はH
e−Cdレーザ（長長325nm）、再生波21は半導体レーザ
（波長787nm）とする。又、入射波21は無収差収束波と
し、入射角は47.250゜、仮想的な結像位置Ｐ′までのホ
ログラムディスクからの距離ａ及びフォトコンドラム26
上の結像位置Ｐまでのホログラムディスク24からの距離
GLは共に205mmとする。以上の設定により、ホログラム
ディスクの位相伝達関数φＨは、収差が低減するように
最適化されている。 ｛ビーム径のシミュレーション結果（第２図）｝ 第２図、第３図に、上記条件によって入射波21の最適
化を行った場合の、フォトコンドラム26上の回折波22の
ビーム径をシミュレーションによって求めた結果を示
す。第２図に、前記（６）式においてｎ＝１、すなわち
走査中央のみで無収差となるような入射波21を入射した
時のビーム径（収差像）を示す。なお、走査ビームは、
300dpi以上の高解像レーザプリンタに用いることを考慮
し、回折像で100μｍとなる様に、ディスク入射ビーム
径を設定した。さらに、第３図には、全走査領域での重
みwnを変化させ最適化を行なった入射波21を入射した時
のビーム径を示す。第３図は第２図よりビーム径が均一
で、かつ、小さくなっている。これは走査端の方がより
収差が大きいため、その重みWnを大きくすることにより
ビーム径が良く平均化されたためである。上記のように
本発明によれば、収差補正に大きな効果があることがわ
かる。なお、本方法は、ホログラムスキャナに限ったこ
とでなく、様々な光学系への収差補正にも有効であるこ
とは言うまでもない。 〔発明の効果〕 本発明によれば、ホログラムへの入射波の最適化を行
うことにより，回折波を無収差に近ずけることが可能と
なり，高解像度の光ビーム走査装置を得ることが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による光ビーム走査装置の構成図、
第２図は，走査中央で最適化を行った場合のビーム径を
示した図、 第３図は、全走査領域で最適化を行った場合のビーム径
を示した図、 第４図は、従来の光ビーム走査装置の構成図である。 １……入射波、 ２……回折波、 ３……ホログラム、 φiN（x,y）……入射波位相、 ▲φn OUT▼（x,y）……回折波位相、 ▲φn H▼（x,y）……位相伝達関数．
示した図、 第３図は、全走査領域で最適化を行った場合のビーム径
を示した図、 第４図は、従来の光ビーム走査装置の構成図である。 １……入射波、 ２……回折波、 ３……ホログラム、 φiN（x,y）……入射波位相、 ▲φn OUT▼（x,y）……回折波位相、 ▲φn H▼（x,y）……位相伝達関数．
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 池田 弘之
川崎市中原区上小田中1015番地 富士通
株式会社内
(72)発明者 稲垣 雄史
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60−42733（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−142313（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．位置的に空間周波数分布が異なるホログラム（23）
を配置する光ビーム走査装置において、 前記ホログラム（23）上の各所定点で所望の回折波（2
2）の位相▲φ(n) OUT▼が得られるように設定された位
相φiNを有するレーザ光（21）を入射波とし、 前記入射波（21）の位相φiNは、該入射波（21）を入射
しその時の回折波（22）の前記ホログラム（23）上の各
所定点での位相▲φ(n) OUT▼と前記所望の回折波（22）
の位相▲φ(n) OUT▼との自乗誤差に対して各所定点で重
みづけを行った総和が最小となるように設定され、 前記ホログラム（23）上の各所定点での所望の回折波
（22）の位相▲φ(n) OUT▼は、該各回折波（22）が無収
差となるような位相である、 ことを特徴とする光ビーム走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61060832A JP2701223B2 (ja) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | 光ビーム走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61060832A JP2701223B2 (ja) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | 光ビーム走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62240922A JPS62240922A (ja) | 1987-10-21 |
| JP2701223B2 true JP2701223B2 (ja) | 1998-01-21 |
Family
ID=13153721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61060832A Expired - Lifetime JP2701223B2 (ja) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | 光ビーム走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2701223B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2767588B2 (ja) * | 1988-03-25 | 1998-06-18 | 富士通株式会社 | 光ビーム走査装置 |
| DE68922773T2 (de) * | 1988-03-25 | 1995-09-28 | Fujitsu Ltd | Lichtbündelabtaster. |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58142313A (ja) * | 1982-02-18 | 1983-08-24 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | ホログラムを用いた光走査装置 |
| JPS6042733A (ja) * | 1983-08-18 | 1985-03-07 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | ホログラムを用いた光走査装置 |
-
1986
- 1986-03-20 JP JP61060832A patent/JP2701223B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62240922A (ja) | 1987-10-21 |
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