JPH01238610A - Optical scanner - Google Patents
Optical scannerInfo
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- JPH01238610A JPH01238610A JP6645988A JP6645988A JPH01238610A JP H01238610 A JPH01238610 A JP H01238610A JP 6645988 A JP6645988 A JP 6645988A JP 6645988 A JP6645988 A JP 6645988A JP H01238610 A JPH01238610 A JP H01238610A
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Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、レーザ光を走査するレーザスキャナに関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a laser scanner that scans laser light.
光走査装置として、従来の回転多面鏡とf・θレンズの
組合わせのかわシに、ホログラムを用いたティスフ型の
光走査装置が提案されている。これは、ディスクの円周
に沿って複数のホログラムを配置し、ディスクを回転す
ることによシディスク1回転につき、ディスク上のホロ
グラムの個数だけの走査線を走査する。このような光走
査装置をプリンタやファクシミリに応用する場合には、
ディスクの回転に比例して、直線走査される必要がある
。この時、ホログラムに、これらの機能を持たせれば、
他の光学系を必要とせず、構成が簡単になる。As an optical scanning device, a Tisf-type optical scanning device has been proposed that uses a hologram in place of the conventional combination of a rotating polygon mirror and an f/θ lens. In this method, a plurality of holograms are arranged along the circumference of the disk, and by rotating the disk, as many scanning lines as there are holograms on the disk are scanned per rotation of the disk. When applying such an optical scanning device to a printer or facsimile,
It is necessary to scan linearly in proportion to the rotation of the disk. At this time, if the hologram has these functions,
No other optical system is required, simplifying the configuration.
しかし、印字速度を増すために、ディスク上のホログラ
ムの数を増やすと走査性能が悪くなシ、プリンタやファ
クシミリなどの走査装置として用いる場合には、ホログ
ラムの数は5〜6枚が限界であった。モータの回転速度
の限界を6000rpm程度と考えれば、1秒間の走査
回数は、最大600回となり、360 ドツト/インチ
のプリンタのA4サイズの紙1枚当たシの印字速度は、
7秒である。さらに、高分解能のプリンタにおいては印
字が遅くなり、実用的でなかった。However, if the number of holograms on the disk is increased to increase the printing speed, the scanning performance will deteriorate, and when used as a scanning device such as a printer or facsimile, the number of holograms is limited to 5 or 6. Ta. If we consider that the limit of the rotational speed of the motor is about 6000 rpm, the maximum number of scans per second is 600, and the printing speed per sheet of A4 size paper for a 360 dots/inch printer is:
It is 7 seconds. Furthermore, printing becomes slow in high-resolution printers, making it impractical.
この発明の目的は、複数の光ビームを用いて、並列走査
する高速光走査装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a high-speed optical scanning device that performs parallel scanning using a plurality of light beams.
この発明の光走査装置は、複数の発光源と、複数のホロ
グラムレンズがディスク上に配置されているホログラフ
ィックレーザスキャナと、前記各発光源から出射した各
党が罰記ホログラフィックレーサスキャナに配置されて
いる前記ホログラムレンズの異なった部分を照射、ある
いは異なる入射角で照射するようにnu記各発光源から
出射した光を整形せしめる光学系とを備えていることを
特徴とする。The optical scanning device of the present invention includes a holographic laser scanner in which a plurality of light emitting sources and a plurality of hologram lenses are arranged on a disk, and a holographic laser scanner in which each part emitted from each of the light emitting sources is arranged in a penal holographic laser scanner. The hologram lens is characterized by comprising an optical system that shapes the light emitted from each light emitting source so as to irradiate different parts of the hologram lens or to irradiate the light at different incident angles.
ホログラフィックレープスキャナにおいては、いくつか
のホログラムをディスクの円周上に配置固定し、それを
高速回転することによって光を走査する。In a holographic rape scanner, several holograms are arranged and fixed on the circumference of a disk, and light is scanned by rotating the holograms at high speed.
ホログラムレンズは回折によりレンズの働きをする。例
えば、ホログラムレンズの一つであるフレネルゾーンプ
レートの場合、その焦点距離fと位相分布の関係は
φ(r)=πr/λf ・・・・・・・・・・・ (1
)で表わされる。ここで、λは再生波長を表わす。A hologram lens functions as a lens through diffraction. For example, in the case of a Fresnel zone plate, which is one of the hologram lenses, the relationship between its focal length f and phase distribution is φ(r)=πr/λf (1
). Here, λ represents the reproduction wavelength.
(1)式において、右辺が2πの整数倍になる位置がゾ
ーンプレートの輪の位置を示す。(1)式の位相分布を
持つホログラムレンズは、平面波を入射した場合に無収
差となるもので、走査長を大きくするために、球面波を
入射する場合には、収差が大きくなる。そこで、レーザ
プリンタなどの光学系に用いるホログラムスキャナにお
いては、光線追跡によって、収差がもっとも小婆くなる
位相分布を求め、計算機ホログラムの手法によって、ホ
ロクラムを製作する。この計瀞機ホログラムの手法を用
いると、任意の入射波面に対する最適なホログラムを設
計することができる。In equation (1), the position where the right side is an integral multiple of 2π indicates the position of the ring of the zone plate. A hologram lens having the phase distribution of formula (1) has no aberration when a plane wave is incident thereon, but when a spherical wave is incident therein in order to increase the scanning length, the aberration increases. Therefore, in a hologram scanner used in an optical system such as a laser printer, a phase distribution that minimizes aberrations is determined by ray tracing, and a hologram is manufactured using a computer-generated hologram method. By using this hologram method, it is possible to design an optimal hologram for any incident wavefront.
そこで、プリンタの印字速度を上けるために、複数の光
源を用いて、並列にテークを印字することを考える。例
えば、第2図に示すように、3本の光ビームを用いる場
合を考える。発光点が間隔aで配列されているレーザア
レイ101から出射した光が、ホログラムレンズ102
上で間隔すのスポットとなシ、ホログラムレンズの異な
った部分に照射されている。この時、各光ビームが、そ
れぞれ隣接した走査線103を走査するようにホログラ
ムレンズの位相分布を設計すれば、1本の光ビームを用
いた場合の3倍の走査線を1度に発生させることができ
る。Therefore, in order to increase the printing speed of the printer, consider printing takes in parallel using multiple light sources. For example, consider a case where three light beams are used as shown in FIG. Light emitted from a laser array 101 in which light emitting points are arranged at intervals a is transmitted to a hologram lens 102.
The upper and lower spaced spots illuminate different parts of the hologram lens. At this time, if the phase distribution of the hologram lens is designed so that each light beam scans adjacent scanning lines 103, three times as many scanning lines can be generated at one time as when using a single light beam. be able to.
ホログラムレンズの異なった領域に入射した各光ビーム
は各党ビーム間隔だけ隔って偏向されるので異った走査
線上を走査できる。また、各党ビームの入射角を変える
と、偏向方向が入射角によシ違うので、やはシ異った走
査線を走査できる。Each light beam incident on a different region of the hologram lens is deflected with a distance between each beam, so that it can scan on different scanning lines. Furthermore, when the incident angle of each party beam is changed, the deflection direction differs depending on the incident angle, so different scanning lines can be scanned.
このようにn本の光ビームを用いれば、n本の走査線を
同時に発生させることができ、n本の走査線で同時走査
できるので、1本の場合のn倍の速度で印字することが
できる。If n light beams are used in this way, n scanning lines can be generated simultaneously, and n scanning lines can be scanned simultaneously, so printing can be performed at n times the speed of a single beam. can.
ホログラムの位相分布は、次式のように求めることがで
きる。座標系は、第3図のように、走査面上の座標を小
文字のx、yで、ホログラム面上の座標を大文字のX、
Yで表わす。ホログラムレンズの位相伝達関数を次のよ
うに仮定する。The phase distribution of the hologram can be obtained as shown in the following equation. As shown in Figure 3, the coordinate system is as follows: coordinates on the scanning plane are indicated by lowercase letters x, y, and coordinates on the hologram plane are indicated by uppercase letters X, y.
Represented by Y. Assume that the phase transfer function of the hologram lens is as follows.
この位相伝達関数を持つホログラムから回折された光が
、直線走査性とf・θ特性を有するように、係数01.
の値を決める。入射光の方向余弦を(’in+m1rl
+ nin )てすれば、回折光の方向余弦(’ou
t+”out + ’out ) ii次式で表される
。A coefficient of 01.0 is used so that the light diffracted from the hologram having this phase transfer function has linear scanning properties and f/θ characteristics.
Determine the value of The direction cosine of the incident light is ('in+m1rl
+ nin ), then the direction cosine ('ou
t+”out + 'out) ii It is expressed by the following formula.
nout ”” (1”out no。、2)l/2
・・・・・・・・・ (5)一方、直線性とf・θ
特性よシ、回折光の所望の方向余弦(1out + M
ouj + Nou+ )は次式で表される。nout ”” (1”out no., 2) l/2
・・・・・・・・・ (5) On the other hand, linearity and f・θ
According to the characteristics, the desired direction cosine of the diffracted light (1out + M
ouj + Nou+) is expressed by the following formula.
Mo、、 −−2−門 ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・ (7)A
”out−(1−Lout Mout”)1′”
−−−−(8)ここで、Aはhをホログラムから走査面
までの距離として次式で表される。Mo,, -2-gate...
・・・・・・・・・ (7) A "out-(1-Lout Mout")1'"
----(8) Here, A is expressed by the following formula, where h is the distance from the hologram to the scanning plane.
A−f(f−dθ−X+n)’Ytn””’)””’・
・・・・・・・(9)方向余弦は座標変換に対してシフ
トインバリアントなので、走査面の座標(x、y)とホ
ログラム面の座標(X、Y)の座標変換は次式のように
回転θのみを考えれば良い。A-f(f-dθ-X+n)'Ytn""')""'・
(9) Since the direction cosine is a shift invariant with respect to coordinate transformation, the coordinate transformation between the coordinates (x, y) of the scanning plane and the coordinates (X, Y) of the hologram plane is as follows. It is sufficient to consider only the rotation θ.
X : Xcosθ+Ys inθ −−・・−
= (10)y =−Xs inθ+Ycosθ
−・−−(11)(2)〜(10)式より、次式が成
シ立つ。X: X cos θ + Ys in θ −−・・−
= (10)y =-Xs inθ+Ycosθ
----(11) From equations (2) to (10), the following equation holds true.
N個のビーム内をM本の光線で近似すれば、合計NM個
の式が得られるので、最小二乗法によって係数00が求
められる。(12)、(13)式より、次の関数が最小
となるように係数を決定する。If N beams are approximated by M rays, a total of NM equations will be obtained, so the coefficient 00 can be found by the least squares method. Based on equations (12) and (13), the coefficients are determined so that the following function is minimized.
f−dθ−X
f(X、Y)−ΣΣ(←−” in k、 1−kl
A
2ΣΣ+ CI、X2” Y ” )2+ ()」止−
+4 A
” i n k 、l−ΣΣJc 、、 x 2 i
y h−1)2 ) 、、、・・(14)+4
f(X、Y)の最小値を得るために、(13)式を偏微
分する。f−dθ−X f(X, Y)−ΣΣ(←−” in k, 1−kl
A 2ΣΣ+ CI, X2"Y" )2+ ()"stop-
+4 A ” i n k , l−ΣΣJc ,, x 2 i
y h-1)2 ) ,...(14)+4 In order to obtain the minimum value of f(X, Y), equation (13) is partially differentiated.
ΣΣ1cH4X”−’Y’)2X2iX”−’Y’1
」
+ (Y Ln k 、l 、、、、nk、l−ΣΣj
C,,X”A +4
Y”)2×jX’Y’−’ )・・・・・・・・・・・
・(15)(14)式よシ、最適位相伝達関数は、次式
で表される連立−次方程式の解として得られる。ΣΣ1cH4X"-'Y')2X2iX"-'Y'1
” + (Y Ln k , l , , nk, l−ΣΣj
C,,X”A +4 Y”)2×jX'Y'-')・・・・・・・・・・・・
(15) According to equation (14), the optimal phase transfer function is obtained as a solution to the simultaneous -order equations expressed by the following equations.
第1図は、この発明の実施例を示す斜視図である。複数
の発光点(本実施例では2つとした)が配置されている
レーザアレイ1から発振された光は、コリメーティング
レンズ2でコリメートされた後、レンズ3で集光され、
ホログラフィックレーザスキャナ4のホログラムレンズ
5によって走査面6を走査する。この時、レーザアレイ
の発光点の間隔に比例して、ホログラムレンズを照射す
るビームの間隔が変化する。例えば、発光点が500μ
m間隔で配列されているレーザアレイからの光ビームを
コリメートし、ホログラムレンズに直径111m+の発
散ビームを照射する場合、ホログラムレンズ上での光ビ
ーム間隔は500μm1走査面上では1 mmであった
。この光ビーム間隔は使用条件によシ、光学系、ホログ
ラムレンズの位相分布等を変更して適宜定めることがで
きる。このホログラフィックレーザスキャナで等速直線
走査を行うために、隣接するレーザからの光が重なる部
分のホログラムの位相分布は、それぞれの走査光が走査
性能を満足するように最適化した。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the invention. Light emitted from a laser array 1 in which a plurality of light emitting points (two in this example) are arranged is collimated by a collimating lens 2, and then condensed by a lens 3.
A scanning surface 6 is scanned by a hologram lens 5 of a holographic laser scanner 4. At this time, the interval between the beams irradiating the hologram lens changes in proportion to the interval between the light emitting points of the laser array. For example, if the light emitting point is 500μ
When collimating the light beams from the laser array arranged at m intervals and irradiating the hologram lens with a diverging beam with a diameter of 111 m+, the light beam interval on the hologram lens was 500 μm and 1 mm on one scanning surface. This light beam interval can be appropriately determined depending on the usage conditions by changing the optical system, the phase distribution of the hologram lens, etc. In order to perform uniform linear scanning with this holographic laser scanner, the phase distribution of the hologram in the area where the lights from adjacent lasers overlap was optimized so that each scanning beam would satisfy the scanning performance.
以上詳述したように、この発明の光走査装置を用いるこ
とによシ、同時に複数の走査光を発生させることができ
、高速光走査が実現できる。As described in detail above, by using the optical scanning device of the present invention, a plurality of scanning lights can be generated simultaneously, and high-speed optical scanning can be realized.
第1図は、この発明の一実施例を示す斜視図、第2図は
、ホログラムレンズ上のビームの様子を示す図、第3図
は、ホログラムレンズの位相分布を求める方法を説明す
るだめの図である。
図において、1,101−・・レーザアレイ、2・・・
コリメーティングレンズ、3・・・レンズ、4・・・ホ
ログラフィックレーザスキャナ、5,102・・ホログ
ラムレンズ、6・・・走査面。
代理人 弁理士 内 原 晋
二10−
レー+IU゛
午3図FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the state of a beam on a hologram lens, and FIG. 3 is a diagram illustrating a method for determining the phase distribution of a hologram lens. It is a diagram. In the figure, 1,101-... laser array, 2...
Collimating lens, 3... Lens, 4... Holographic laser scanner, 5,102... Hologram lens, 6... Scanning surface. Agent Patent Attorney Shinji Uchihara 10- Leh + IU゛M3
Claims (1)
に配置されているホログラフィックレーザスキャナと、
前記各発光源から出射した各光が前記ホログラフィック
レーザスキャナに配置されている前記ホログラムレンズ
の異なった部分を照射、または異なる入射角で照射する
ように前記各発光源から出射した光を整形せしめる光学
系とを備えていることを特徴とする光走査装置。a holographic laser scanner having a plurality of light emitting sources and a plurality of hologram lenses disposed on a disk;
The light emitted from each of the light emitting sources is shaped so that each light emitted from each of the light emitting sources illuminates a different part of the hologram lens disposed in the holographic laser scanner or irradiates at a different angle of incidence. An optical scanning device comprising an optical system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6645988A JPH01238610A (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Optical scanner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6645988A JPH01238610A (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Optical scanner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01238610A true JPH01238610A (en) | 1989-09-22 |
Family
ID=13316375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6645988A Pending JPH01238610A (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Optical scanner |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01238610A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0601485A2 (en) * | 1992-12-07 | 1994-06-15 | Eastman Kodak Company | Optical means for using diode laser arrays in laser multibeam printers and recorders |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5557818A (en) * | 1978-10-25 | 1980-04-30 | Ricoh Co Ltd | Photo scanner |
-
1988
- 1988-03-18 JP JP6645988A patent/JPH01238610A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5557818A (en) * | 1978-10-25 | 1980-04-30 | Ricoh Co Ltd | Photo scanner |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0601485A2 (en) * | 1992-12-07 | 1994-06-15 | Eastman Kodak Company | Optical means for using diode laser arrays in laser multibeam printers and recorders |
US5745153A (en) * | 1992-12-07 | 1998-04-28 | Eastman Kodak Company | Optical means for using diode laser arrays in laser multibeam printers and recorders |
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