JP2868025B2 - 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
されるホログラムスキャナに関する。最近のレーザプリ
ンタの普及など、光技術を利用した装置の需要が大きく
なっている。それにつれて、利用される光学素子には大
量に安価に作製できるものが要求されている。そこで、
従来のレンズ等に代わり、ホログラム光学素子の利用が
注目されている。ホログラムは、例えばレンズ、ミラ
ー、ビームスプリッター等の複数の光学素子の機能を単
体で実現したり、ホログラムパターンの複写による複製
が可能である等、従来の光学素子にはない優れた特徴が
ある。本発明はレーザプリンタ等の走査光学系に利用す
るホログラムスキャナの光学部品配置と小型化に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のホログラムスキャナの斜視図を図
29に、側面図を図30に示す。このホログラムスキャナは
光源１（例えば半導体レーザ）と、ホログラムレンズ２
及びホログラムディスク３の２枚のホログラフィック光
学素子と、ホログラムディスク３を回転駆動する図示な
き駆動モータとで構成される簡素な光学系である。そし
て光源１を出た光４はホログラムレンズ２により収束さ
れ、回転するホログラムディスク３により走査面５の上
を走査するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のホログラム
スキャナでは、ホログラムレンズ２に透過型ホログラム
を使用しているため、半導体レーザを用いた光源１、ホ
ログラムレンズ２、ホログラムディスク３の位置関係が
図の上下方向に並び、高さＨがある程度必要であるため
装置の小型化（薄型化）が困難であった。

【０００４】本発明は、導光板、プリズム又は反射型ホ
ログラムレンズを用い、従来に比較して小型化（薄型
化）したホログラムスキャナを実現しようとする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のホログラムスキ
ャナに於いては、照明光を発生するためのコヒーレント
光源と、該光源からの照射光を入射し回析光を得るため
の回析格子を有するホログラムレンズと、該ホログラム
レンズよりの回析光を入射光としてさらに回析光を得る
回析格子を有するホログラムディスクと、該ホログラム
ディスクを照射光に対して回転し回析光を走査させる手
段を有するホログラムスキャナにおいて、上記光源とホ
ログラムディスクとの間に光路を折り曲げるように導光
板とプリズムの少なくとも一方の光学素子を挿入配置
し、該光学素子上に前記ホログラムレンズを設けたこと
を特徴とする。

【０００６】また照明光を発生するためのコヒーレント
光源と、該光源からの照射光を入射し回析光を得るため
の回析格子を有するホログラムレンズと、該ホログラム
レンズよりの回析光を入射光としてさらに回析光を得る
回析格子を有するホログラムディスクと、該ホログラム
ディスクを照射光に対して回転し回析光を走査させる手
段を有するホログラムスキャナにおいて、上記ホログラ
ムレンズに反射型ホログラムを使用することを特徴とす
る。

【０００７】また、それに加えて、コヒーレント光源を
ホログラムディスクを中にして反射型ホログラムの反対
側に配置したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】光源10とホログラムディスク11との間に光路を
曲げることができる導光板12もしくはプリズム19等の光
学素子を配設したことにより、光路をほぼ90°折り曲げ
て光源10をホログラムディスク11の上面に近づけること
ができ、小型化（薄型化）ができる。またホログラムレ
ンズに反射型ホログラムレンズ18を用いることにより光
源10とホログラムディスク11間の光路を折り曲げること
ができ、小型化（薄型化）が可能となる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す側面図で
ある。同図において、10はコヒーレントな光を出す光源
（例えば半導体レーザ）、11は図示なき回転駆動手段で
回転可能に支持されたホログラムディスク、12は該ホロ
グラムディスクと光源との間の光路中に、該光源とホロ
グラムディスクに同一面が対向するように配置された導
光板である。

【００１０】該導光板12は透明なガラス又はプラスチッ
クの板であり、その上面の一方の端部に光源10に対向し
て透過型ホログラムレンズ13が形成されている。このホ
ログラムレンズ13は光源10からの光を収束または平行光
とし、且つ導光板中を全反射するような角度で回析す
る。また導光板12の上面の他方の端部に、導光板12の中
を全反射して伝播している光を、全反射を破って外部に
取り出すためのレンズ14がホログラムディスク11に対向
して設けられている。なおこのレンズ14はホログラムレ
ンズ又は楔形プリズムでも良い。

【００１１】このように構成された本実施例は、光源10
からの照射光が透過型ホログラムレンズ13により回析さ
れ、収束光または平行光となって導光板12の中を全反射
しながら伝播し、レンズ14により取り出される。取り出
された回析光は回転しているホログラムディスク11によ
り回析され、走査面15を走査する。本実施例によれば光
源10とホログラムディスク11間の光路が導光板12によっ
て折り曲げられているため、装置の厚さ（図に示すｈ）
は従来に比して小さくでき、装置の小型化（薄型化）が
可能となる。

【００１２】なお導光板12上に透過型ホログラムレンズ
13を形成するには、導光板12上に感光膜を塗布形成して
おき、図２に示すように平行光の物体波16と球面波の参
照波17とを照射して形成することができる。図３は本発
明の第２の実施例を示す図である。本実施例が図１で説
明した第１の実施例と異なるところは、透過型ホログラ
ムレンズ13を導光板12の端面に設け、光源10を該透過型
ホログラムレンズ13に対向する位置に配置したことであ
り、他は第１の実施例と同様である。従って本実施例の
作用効果は、第１の実施例とは導光板12への光の入射方
向が異なるのみで、他は全く同様である。

【００１３】図４は本発明の第３の実施例を示す図であ
る。本実施例が第１の実施例と異なるところは、透過型
ホログラムレンズ13を導光板12の側面に設け、光源10を
該透過型ホログラムレンズ13に対向する位置に配置した
ことであり、他は第１の実施例と同様である。従って本
実施例の作用効果は、第１の実施例とは導光板12への光
の入射方向が異なるのみで他は全く同様である。

【００１４】図５は本発明の第４の実施例を示す図であ
る。本実施例が第１の実施例と異なるところは、第１の
実施例では導光板12の上面に透過型ホログラムレンズ13
が設けられているのに対し、本実施例では導光板12の下
面に反射型ホログラムレンズ18を設けたことであり、他
は第１の実施例と同様である。なお反射型ホログラムレ
ンズ18は、光源10からの光を導光板12中を全反射して伝
播するような角度で反射するようになっている。

【００１５】本実施例の効果は第１の実施例と全く同様
である。なお反射型ホログラムレンズは図６に示すよう
に平行光の物体波16と球面波の参照波17を互いに反対方
向から照射することにより作成することができる。図７
は本発明の第５の実施例を示す図である。同図におい
て、10はコヒーレントな光を出す光源（例えば半導体レ
ーザ）、11は図示なき回転駆動手段で回転可能に支持さ
たホログラムディスク、19は該ホログラムディスクと光
源との間の光路中に、該光路を折り曲げるように配置さ
れた直角プリズムであり、該直角プリズム19の光源10に
対向した照明光入射面には透過型ホログラムレンズ13が
設けられている。

【００１６】このように構成された本実施例は、光源10
からの照射光が透過型ホログラムレンズ13により回析さ
れ、収束光または平行光となってプリズム19に入り、そ
の反射面で光路を折り曲げられ出射面から出て、さらに
ホログラムディスク11により回析され走査面15を走査す
る。本実施例によれば、光源10とホログラムディスク11
間の光路がプリズム19によって折り曲げられているため
装置の厚さ（図に示すｈ）は従来に比して小さくなり、
装置の小型化（薄型化）が可能となる。

【００１７】なお、プリズム19上に透過型ホログラムレ
ンズ13を形成するには、プリズム19の照明光入射面に感
光膜を塗布形成しておき、図８に示すように平行光の物
体波16と球面波の参照波17とを照射して形成することが
できる。図９は本発明の第６の実施例を示す図である。
本実施例が図７で説明した第５の実施例と異なるところ
は、プリズム19と光源10との位置を、プリズム19からの
出射光を中心軸として90°回転させて配置し、光源10か
らの光をホログラムディスクの接線方向かプリズム19へ
入射するようにしたことで他は第５の実施例と同様であ
る。従って本実施例の作用効果は第５の実施例と同様で
あり、さらに小型化が図れる。

【００１８】図10は本発明の第７の実施例を示す図であ
る。本実施例が図７で説明した第５の実施例と異なると
ころは透過型ホログラムレンズ13の設置位置をプリズム
19の出射面に設けたことで他は第５の実施例と同様であ
る。従って本実施例の作用効果は第５の実施例とは照明
光のホログラムレンズによる回析位置が異なるのみで他
は同様である。

【００１９】図11は本発明の第８の実施例を示す図であ
る。本実施例が図７で説明した第５の実施例と異なると
ころは、第５の実施例の透過型ホログラムレンズの代り
に反射型ホログラムレンズ18を用い、且つその設置位置
をプリズム19の斜面としたことである。本実施例の作用
効果はプリズム19における照明光の回析位置が異なるの
みで他は第５の実施例と同様である。

【００２０】なおプリズム19の斜面に反射型ホログラム
レンズ18を形成するには、該面に感光膜を塗布形成して
おき、図12に示すように平行光の物体波16と収束光の参
照波17とを照射することによって作成することができ
る。図13は本発明の第９の実施例を示す図である。本実
施例は光源10を装置の上方に位置させ、該光源10とホロ
グラムディスク11との間の光路中に直角プリズム19を挿
入し、その斜面を入射面及び出射面となるように配置
し、その入射面に透過型ホログラムレンズ13を設けてい
る。

【００２１】このように構成された本実施例は、光源10
から光が透過型ホログラムレンズ13で回析されてプリズ
ム19に入り、２つの反射面で２回折り曲げられて出射面
から出射し、さらにホログラムディスク11によって回析
され、走査面15を走査する。本実施例によれば光源10と
ホログラムディスク11との間の光路がプリズム19によっ
て２回折り曲げられているため装置の厚さは従来に比し
て小さくなる。

【００２２】図14は本発明の第10の実施例を示す図であ
る。本実施例が図13で説明した第９の実施例と異なると
ころは、透過型ホログラムレンズの代りに反射型ホログ
ラムレンズ18を用い、該反射型ホログラムレンズをプリ
ズム19の反射面に設けたことである。本実施例の作用効
果は、第９の実施例とプリズム19における光の回析位置
が異なるのみで、他は同様である。

【００２３】図15は本発明の第11の実施例を示す図であ
る。本実施例は図13で説明した第９の実施例の直角プリ
ズム19を２個に分割し間隔をあけて光路を延ばしたもの
で、他は第９の実施例と同様である。従って作用効果も
第９の実施例と同様である。図16は本発明の第12の実施
例を示す図である。

【００２４】本実施例が図15で説明した第11の実施例と
異なるところは、第11の実施例では透過型ホログラムレ
ンズ13が入射側のプリズム19の入射面に設けられている
のを、本実施例では出射側のプリズム19の出射面に設け
たことである。本実施例の作用効果は第11の実施例と同
様である。図17は本発明の第13の実施例を示す図であ
る。

【００２５】本実施例は、図14で説明した第10の実施例
の直角プリズム19を２個の直角プリズムに分割し間隔を
あけて光路を延ばしたもので、他は第10の実施例と同様
である。従って作用効果も第10の実施例と同様である。
図18は本発明の第14の実施例を示す図である。本実施例
が図17で説明した第13の実施例と異なるところは、反射
型ホログラムレンズ18が第13の実施例では入射側のプリ
ズム19の反射面に設けられているのを、出射側のプリズ
ム19の反射面に設けたもので、その作用効果は第13の実
施例と同様である。

【００２６】図19は本発明の第15の実施例を示す図であ
る。本実施例は図15で説明した第11の実施例の２個のプ
リズム19間の導光板12を配置したものであり、その作用
効果は第11の実施例と同様である。なお本実施例の透過
型ホログラムレンズ13の形成方法は、入射側のプリズム
19の入射面に感光膜を塗布形成しておき、図20に示すよ
うに平行光の物体波16と球面波の参照波17を照射するこ
とにより作成することができる。

【００２７】図21は本発明の第16の実施例を示す図であ
る。本実施例は、図17で説明した第13の実施例の２個の
プリズム19間に導光板12を配置したもので、その作用効
果は第13の実施例と同様である。図22は本発明の第17の
実施例を示す図である。本実施例は光源10とホログラム
ディスク11との間の光路中にプリズム19と導光板12とを
配置し、該導光板12の端面に透過型ホログラムレンズ13
を設けたものである。

【００２８】このように構成された本実施例は、光源10
からの光が透過型ホログラムレンズ13で回析され、導光
板12を通ってプリズム19で光路を折り曲げられて出射
し、ホログラムディスク11で再び回析されて走査面15を
走査する。本実施例によれば光源10からの光路がプリズ
ム19により折り曲げられているため装置の厚さを従来に
比し小さくできる。

【００２９】図23は本発明の第18の実施例を示す図であ
り、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はＡ図のＺ矢視図である。
本実施例は図19で説明した第15の実施例の入射側のプリ
ズム19を光源10と共に90°回転させ、光源10を装置の側
方に配置したものである。本実施例の作用効果は第15の
実施例と同様である。

【００３０】図24は本発明の第19の実施例を示す図であ
る。同図において、10はレーザ等の光源、11はホログラ
ムディスクであり、18は該ホログラムディスクと光源と
の間の光路を折り曲げるように配置した反射型ホログラ
ムレンズ18である。該反射型ホログラムレンズ18として
は、体積位相型ホログラム、または表面レリーフ型ホロ
グラム表面に反射膜を設けたものを使用する。

【００３１】このように構成された本実施例は光源10か
らの光を反射型ホログラムレンズ18で回析すると同時に
反射により光路を折り曲げるため装置の厚さを小さくす
ることができる。なお、レリーフ型の反射型ホログラム
レンズの作成は、図25に示すように透過型ホログラムレ
ンズの作製波と同様の物体波16と参照波17を同いてホロ
グラムを形成し、その表面に反射膜（例えば、Ａｌ蒸着
膜）を形成することにより反射型ホログラムレンズを得
ることができる。この表面レリーフ型ホログラムは透過
型に比べ凹凸形状（縞）が約半分の高さで同等の回析効
率が得られる。一般に凹凸形状の高さが低いほどホログ
ラムの作製が容易となるため反射型ホログラムを使用す
ることで高回析効率化ができる。また体積位相型の反射
型ホログラムレンズは図26の如き露光光学系によって作
成することができる。

【００３２】図に27は本発明の第20の実施例を示す図で
ある。本実施例は図24で説明した第19の実施例の反射型
ホログラムレンズ18と光源10とを90°回転させて、光源
10からの光がホログラムディスク11の接線方向から反射
型ホログラムレンズ18に入射するようにしたものであ
る。本実施例の作用効果は第19の実施例と同様であり、
さらに小型化が図れる。

【００３３】図28は本発明の第21の実施例を示す図であ
る。本実施例は光源10をホログラムディスク11の上方に
配置し、反射型ホログラムレンズ18をホログラムディス
ク11の下方に配置したもので、光源10からの光はホログ
ラムディスク11を通して反射型ホログラムレンズ18に入
射し、該反射型ホログラムレンズ18で反射された回析光
はホログラムディスク11で再び回析されて走査面15を走
査するようになっている。

【００３４】本実施例によれば、光源10をホログラムデ
ィスク11の上方に配置したため従来より装置の薄型化が
可能となる。

【００３５】

【発明の効果】本発明に依れば、光源とホログラムディ
スクとの光路間に導光板、プリズム、反射型ホログラム
レンズの少なくとも１つを配置することにより光路を折
り曲げることができ、従来に比し小型化（薄型化）した
ホログラムスキャナを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す側面図である。

【図２】本発明の第１の実施例の導光板上に透過型ホロ
グラムレンズを作成する方法を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す側面図である。

【図４】本発明の第３の実施例を示す側面図である。

【図５】本発明の第４の実施例を示す図である。

【図６】本発明の第４の実施例の導光板上に反射型ホロ
グラムレンズを作成する方法を示す図である。

【図７】本発明の第５の実施例を示す側面図である。

【図８】本発明の第５の実施例のプリズム上に透過型ホ
ログラムレンズを作成する方法を示す図である。

【図９】本発明の第６の実施例を示す側面図である。

【図10】本発明の第７の実施例を示す側面図である。

【図11】本発明の第８の実施例を示す側面図である。

【図12】本発明の第８の実施例のプリズム斜面に反射型
ホログラムレンズを作成する方法を示す図である。

【図13】本発明の第９の実施例を示す側面図である。

【図14】本発明の第10の実施例を示す側面図である。

【図15】本発明の第11の実施例を示す側面図である。

【図16】本発明の第12の実施例を示す側面図である。

【図17】本発明の第13の実施例を示す側面図である。

【図18】本発明の第14の実施例を示す側面図である。

【図19】本発明の第15の実施例を示す側面図である。

【図20】本発明の第15の実施例のプリズム上に透過型ホ
ログラムレンズを作成する方法を示す図である。

【図21】本発明の第16の実施例を示す側面図である。

【図22】本発明の第17の実施例を示す側面図である。

【図23】本発明の第18の実施例を示す図であり、（Ａ）
は側面図、（Ｂ）はＡ図のＺ矢視図である。

【図24】本発明の第19の実施例を示す側面図である。

【図25】レリーフ型の反射型ホログラムレンズの作成方
法を示す図である。

【図26】体積位相型の反射型ホログラムレンズの作成方
法を示す図である。

【図27】本発明の第20の実施例を示す側面図であり、
（Ａ）は側面図、（Ｂ）はＡ図のＺ矢視図である。

【図28】本発明の第21の実施例を示す側面図である。

【図29】従来のホログラムスキャナを示す斜視図であ
る。

【図30】従来のホログラムスキャナを示す側面図であ
る。

【符号の説明】

10…光源 11…ホログラムディスク 12…導光板 13…透過型ホログラムレンズ 14…レンズ 15…走査面 16…物体波 17…参照波 18…反射型ホログラムレンズ 19…プリズム

フロントページの続き (72)発明者 穂刈 守 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 (72)発明者 長谷川 信也 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 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 26/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明光を発生するためのコヒーレント光
   源（10）と、該光源（10) からの照射光を入射し回析光
   を得るための回析格子を有するホログラムレンズ（13又
   は18）と、該ホログラムレンズ（13又は18）よりの回析
   光を入射光としてさらに回析光を得る回析格子を有する
   ホログラムディスク（11）と、該ホログラムディスク
   （11）を照射光に対して回転し回析光を走査させる手段
   を有するホログラムスキャナにおいて、上記光源（10）
   とホログラムスキャナ（11）との間に光路を折り曲げる
   ように導光板（12）とプリズム（19）の少なくとも一方
   の光学素子を挿入配置し、該光学素子上に前記ホログラ
   ムレンズ（13又は18）を設けたことを特徴とするホログ
   ラムスキャナ。
2. 【請求項２】 上記ホログラムレンズ（13又は18）に透
   過型ホログラムレンズ（13) を用いたことを特徴とする
   請求項１のホログラムスキャナ。
3. 【請求項３】 上記ホログラムレンズ（13又は18）に反
   射型ホログラムレンズ（18）を用いたことを特徴とする
   請求項１のホログラムスキャナ。
4. 【請求項４】 照明光を発生するためのコヒーレント光
   源（10）と、該光源（10）からの照射光を入射し回析光
   を得るための回析格子を有するホログラムレンズと該ホ
   ログラムレンズよりの回析光を入射光としてさらに回析
   光を得る回析格子を有するホログラムディスク（11）
   と、該ホログラムディスク（11）を照射光に対して回転
   し回析光を走査させる手段を有するホログラムスキャナ
   において、上記ホログラムレンズに反射型ホログラムレ
   ンズ（18）を用い、光源（10）とホログラムディスク
   （11) との間の光路を折り曲げるように配置したことを
   特徴とするホログラムスキャナ。
5. 【請求項５】 請求項４のホログラムスキャナにおい
   て、光源（10）をホログラムディスク（11）を中にして
   反射型ホログラムレンズ（18）の反対側に配置したこと
   を特徴とするホログラムスキャナ。