JP2791449B2 - ホログラムスキャナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザプリンタ等に利用
可能なホログラムスキャナに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来のホログラムスキャナの模式
図である。半導体レーザ71から発せられた再生光L1をコ
リメータレンズ72を介してホログラムディスク73上の走
査用ホログラム731 に入射させ、走査用ホログラム731
により回折して偏向された回折光L2を走査面74に導いて
結像させ、ホログラムディスク73の回転により回折光L2
の偏向角を変化せしめて光走査を行うようになってい
る。また走査面74も光走査方向に直交する方向に動いて
副走査を行うようになっている。

【０００３】この種のホログラムスキャナで用いられる
半導体レーザは、温度特性や駆動条件が要因となって発
振波長が無視できない程に変化する場合がある。半導体
レーザの波長が変動すると、走査面上の結像位置がずれ
るという問題がある。この技術的課題を解決する目的
で、コリメータレンズ72とホログラムディスク73との間
に直線格子( 特公平2-47726 号) 又は分散性プリズム(
特開昭60-11816号) を配置する方法が提案されている。

【０００４】また、半導体レーザのビーム強度分布は一
般にはガウス分布で表される。走査用ホログラム731 に
入射する再生光L1のビーム形状が楕円であると、走査面
74における回折光L2のスポット形状が走査中央と走査両
端とで極端に歪むことになるので、これを避けるため
に、コリメータレンズ72のレンズ半径を半導体レーザ71
から発せられた再生光L1のビーム半径より小さく設定す
ることにより、再生光L1のビーム形状を楕円から真円に
するようにしている。即ち、再生光L1のビームのうちで
コリメータレンズ72の通過するのはその中央部のみで、
コリメータレンズ72により再生光L1のビーム整形を行っ
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例による場合、半導体レーザ71の光出力に対するコリ
メータレンズ72の結合効率が低く、コリメータレンズ72
を用いて再生光L1のビーム整形を行う際の光エネルギー
損失が大きいという欠点がある。その結果、光出力の大
きな半導体レーザを用いざるを得ず、コストの点で問題
となる。また、通常のプリズムに比べて遙かに高価な分
散性プリズムを用いる構成をとるならば、装置全体が更
に割高となる。

【０００６】本発明は上記した背景のもとで創作された
ものであり、その目的とするところは、半導体レーザ等
から発せられた再生光のビーム整形を行う際の光エネル
ギー損失を小さくし、再生光の波長変動による結像位置
の変動を防止し、装置全体のコスト低減を図ることがで
きるホログラムスキャナを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のホログラムスキ
ャナは、光源から発せられた再生光をホログラムディス
ク上の走査用ホログラムに入射させ、走査用ホログラム
により回折して偏向された回折光を走査面に導いて結像
させ、ホログラムディスクの回転により回折光の偏向角
を変化せしめて光走査を行う装置であって、光源と走査
用ホログラムとの間に主として走査用ホログラムに入射
する再生光の瞳形状を整形するための三角プリズムを配
置し、再生光の波長変動による結像位置の変動を防止す
るのに必要な前置きホログラムを前記三角プリズムの一
面に形成するようにしてあることを特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下、本発明にかかるホログラムスキャナの
一実施例について図面を参照して説明する。図１はホロ
グラムスキャナの概略構成図である。

【０００９】ここで例をあげて説明するホログラムスキ
ャナはレーザプリンタに装備されているものである。図
中10は光源としての半導体レーザである。半導体レーザ
10から発せられた再生光L1は、コリメータレンズ11、三
角プリズム20、前置きホログラム30を介してホログラム
ディスク40上の走査用ホログラム41に入射する。

【００１０】三角プリズム20は半導体レーザ20と走査用
ホログラム31との間に配置されており、主として再生光
L1のビーム形状を楕円からほぼ真円にするという整形機
能を有する。波長変動に敏感である必要がないゆえ、プ
リズムの硝材は安価なものを使用する。三角プリズム20
は合計６の外面を有するが、ここでは走査用ホログラム
31に近い面に前置きホログラム30を形成している（図２
参照）。

【００１１】前置きホログラム30は、走査用ホログラム
31、後置きホログラム50との関連で、半導体レーザ10か
ら発せられた再生光L1の波長変動による走査面60上のス
ポット位置の変動を抑止するという機能を有する。

【００１２】ホログラムディスク40上にはその円周方向
に沿って走査用ホログラム41が合計６面設けられてい
る。ホログラムディスク40の下方にはこれを回転させる
ためのモータ42が設けられている。即ち、再生光L1が走
査用ホログラム41に入射すると、走査用ホログラム41に
より回折して偏向され（回折光L2) 、ホログラムディス
ク40がモータ42の駆動により回転すると、これに応じて
回折光L2の偏向角が変化するようになっている。

【００１３】走査用ホログラム31から出た回折光L2は、
反射ミラー51、後置きホログラム50を介して走査面50
（感光体ドラムである）上に導かれて結像される。

【００１４】後置きホログラム50はホログラムディスク
40と走査面60との間に配置されており、前置きホログラ
ム20、走査用ホログラム41との関連で、回折光L2の走査
面50上の収差を補正するという機能、ホログラムディス
ク30の回転に比例した等速走査を確保するといういわゆ
るｆθ補正の機能を有している。

【００１５】ホログラムディスク40が回転すると、回折
光L2の偏向角が変化することは既に述べたが、これに伴
って、回折光L2が図中Ｘ方向に動いて光走査が行われ
る。と同時に、走査面60も図中Ｙ方向に動いて（感光体
ドラムが回転することにより）、副走査が行われる。こ
れがホログラムスキャナの基本的動作である。なお、図
中Ｚ方向は走査面60の鉛直方向である。

【００１６】但し、三角プリズム20、前置きホログラム
30、走査用ホログラム41、後置きホログラム50は一体と
なって各々の所定の機能を果たすことから、これらのホ
ログラムに形成すべき回折格子のパターンはコンピュー
タを利用した光線追跡による最適化を行うことにより決
定する。

【００１７】さて、図２は一般的な半導体レーザの特性
を示している。この図から判るように半導体レーザ10か
ら発せられる再生光L1は発散光であって、そのビーム形
状はＸ方向よりもＹ方向に伸びた楕円となっている（再
生光L1、回折光L2の光軸は前置きホログラム20、走査用
ホログラム31、反射ミラー41等により曲げられるもの
の、各光線の光軸に対するＸ方向、Ｙ方向の関係は変わ
らないとする) 。

【００１８】再び図１に戻り説明をすると、半導体レー
ザ10から発せられた再生光L1は発散光であるが、走査面
60上の収差を小さくする観点からコリメータレンズ11に
より平行光線にされる。またコリメータレンズ11のレン
ズ半径を再生光L1のビーム短軸半径より大きく設定す
る。即ち、従来とは異なり、コリメータレンズ11で再生
光L1をける(truncate する) 量をできだけ小さくする。
その結果、コリメータレンズ11から出た再生光L1のビー
ム形状はややけられた楕円形状となる。ただ、次に説明
するように三角プリズム20の機能により再生光L1のビー
ム形状が整形され、走査用ホログラム41に入射する再生
光L1のビーム形状はほぼ真円となる。

【００１９】図３は三角プリズムでの光線の挙動を示す
概略図である。但し、再生光L1のＸ、Ｙ方向と三角プリ
ズム20との関係は図中の矢印に示す通りである。

【００２０】三角プリズム20に入射する再生光L1のビー
ム形状はＸ方向よりもＹ方向に伸びている。三角プリズ
ム20は再生光L1のＸ方向に対して何ら作用( 屈折) せ
ず、Ｙ方向に対してのみ作用( 屈折) する。その結果、
三角プリズム20から出射する再生光L1のビーム形状はほ
ぼ真円となる。

【００２１】走査用ホログラム41に入射する再生光L1の
ビーム形状がＸ方向よりもＹ方向に伸びていなければ、
走査面60上における回折光L2のスポット形状が走査中央
と走査両端とで大きく歪むことがない。しかも再生光L1
のビーム整形を三角プリズム20により行い、従来のよう
にコリメータレンズで大きくける(truncate する) ので
ないゆえ、ビーム整形するに当たっての光損失が極めて
小さいというメリットがある。

【００２２】図４はホログラムスキャナの走査中央メリ
ジオナル面（ＹＺ面）での主光線の挙動を示す模式図で
ある。三角プリズム20に入射した再生光L1_a が前置きホ
ログラム30に入射することより、再生光L1_b は回折角Ａ
で光ビーム進行方向に対して左側に回折される。次に、
再生光L1_b が走査用ホログラム41に入射することによ
り、回折光L2_a は回折角Ｂで光ビーム進行方向に対して
右側に回折される。このとき回折効率等の理由で、入射
角と出射角はほぼブラッグ条件を満足しており、双方の
角度は等しく設定している。この場合、回折角Ａよりも
回折角Ｂの方が小さいので、後置きホログラム50による
回折光L2_b の回折方向は、走査用ホログラム41による回
折方向と同じで光進行方向に対して右側となっている。
これにより、半導体レーザ10の波長変動による走査面60
上のＹ方向の結像位置変動を小さくすることができる(
このことは光線追跡を行って確かめられている) 。

【００２３】図５はホログラムスキャナのサジタル面
（ＸＺ面）での主光線の挙動を示す模式図である。但
し、走査用ホログラム41での回折光L1の回折方向と、後
置きホログラム50での回折光L2の回折方向とは逆方向と
なっており、後置きホログラム50に収束パワーを持たし
ている。これにより、光路長を短縮できるとともに、半
導体レーザ10の波長変動による走査面60上のＸ方向の結
像位置変動を小さくすることができる( このことは光線
追跡を行って確かめられている) 。

【００２４】従って、本実施例で述べたホログラムスキ
ャナでは、三角プリズム20を用いてビーム整形を行った
ので、光エネルギーの損失が極めて小さく、低出力の半
導体レーザ10を用いることができる。しかも三角プリズ
ム20としては分散性プリズム等のような高価なものでな
く、安いものを用いることができる。それ故、装置全体
の低コスト化を図る上で非常に大きなメリットがある。
また、波長変動による結像位置変動を防止するのに必要
な前置きホログラム30を三角プリズム20の面上に設けた
ので、前置きホログラム40自体が作りやすく、前置きホ
ログラム40を所定の角度に固定するための特別な部材も
必要なくなり、この観点からのコストダウンも期待でき
る。

【００２５】なお、本発明にかかるホログラムスキャナ
は、後置きホログラム、コリメータレンズ等を有しない
構成のものでも適用可能である。また光源としても半導
体レーザだけに限定されず、前置きホログラムについて
は三角プリズムの光源側面に形成するようにしても良
い。

【００２６】

【発明の効果】以上、本発明のホログラムスキャナによ
る場合、半導体レーザ等から発せられた再生光のビーム
整形を三角プリズムにより行った構成となっているの
で、再生光のビーム整形を行うに当たり、光エネルギー
損失が極めて小さい。その結果、低出力の半導体レーザ
等の光源を用いることができる。しかも三角プリズムは
分散性プリズムのような波長に対して敏感なものを用い
る必要はなく、通常の安いプリズムで十分である。更
に、再生光の波長変動による走査面上における結像位置
の変動を防止するのに必要な前置きホログラムを三角プ
リズムの一面に形成した構成となっているので、前置き
ホログラムを作成し易く、これを固定するための部材も
省略できるので、装置全体のコスト低減を図る上で大き
なメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明するための図であって、
ホログラムスキャナの概略構成図である。

【図２】半導体レーザの特性を示す図である。

【図３】三角プリズムでの光線の挙動を示す概略図であ
る。

【図４】ホログラムスキャナの走査中央メリジオナル面
での主光線の挙動を示す模式図である。

【図５】ホログラムスキャナのサジタル面での主光線の
挙動を示す模式図である。

【図６】従来のホログラムスキャナを説明するための模
式図である。

【符号の説明】

10 半導体レーザ 11 コリメータレンズ 20 三角プリズム 30 前置きホログラム 40 ホログラムディスク 41 走査用ホログラム 50 後置きホログラム 60 走査面 L1 再生光 L2 回折光

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から発せられた再生光をホログラム
   ディスク上の走査用ホログラムに入射させ、走査用ホロ
   グラムにより回折して偏向された回折光を走査面に導い
   て結像させ、ホログラムディスクの回転により回折光の
   偏向角を変化せしめて光走査を行うホログラムスキャナ
   において、光源と走査用ホログラムとの間に再生光のビ
   ーム形状を整形するための三角プリズムを配置し、再生
   光の波長変動による走査面上における結像位置の変動を
   防止するのに必要な前置きホログラムを前記三角プリズ
   ムの一面に形成するようにしてあることを特徴とするホ
   ログラムスキャナ。