JPH03198019A - 光ビーム走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、輝度情報に応じて変調されたレーザー等のコ
ヒーレントな光ビームを集光および走査し、画像の書き
込み、読み取り、更には距離計測を行なうために用いる
光ビーム走査装置に関するものである。

従来の技術 従来、光ビーム走査装置としては、特開昭６２−２８７
０８号公報に記載された構成および応用物理学会光学懇
話会発刊雑誌「光学」第８巻第１号第２２頁に記載され
た構成が知られている。以下、図面を参照しながら上記
従来の光ビーム走査装置について説明する。

第４図（ａ）、（ｂ）は従来の一例における光ビーム走
査装置を示し、第４図（ａ）は概略斜視図、第４図６）
は概略平面図である。第４図（ａ）、（ｂ）において、
１０１は回転板、１０２は回転板１０１０回転軸、１０
３はホログラムであり、回転軸１０２を中心として回転
板１０１の円周方向に同一パターンで数箇所に配置され
、各位置において同一の焦点距離に設定されている。１
０４はホログラムレンズ、１０５は光源、１０６は像を
投影する走査面、１０７はホログラム１０３に入射する
入射ビーム、１０８はホログラム１０３で回折された集
光ビームである。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

光源１０５から出射したレーザビームはホログラムレン
ズ１０４を介して入射ビーム１０７としてホログラム１
０３に入射する。ホログラム１０３は上記のように各位
置において同一の焦点距離であり、回転板１０１０円周
方向に同一のパターンで数箇所配置されているので、回
転板１０１を回転させると、ホログラム１０３の基準光
軸が回転軸１０２を中心として回転することにより、走
査面１０６において集光する集光ビーム１０８が円弧状
に走査される。

第５図は従来の他の例における光ビーム走査装置を示す
概略潰を図である。本例においては、第５図に示すよう
に、ホログラム１１１よシも大きな入射ビーム１１２を
用い、この入射ビーム１１２の内側でホログラム１１１
を回転、あるいは直線走査することにより、走査面１１
３上で集光ビーム１１４が円弧状、あるいは直線状に走
査されるように構成されている。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記従来例の内、第４図（ａ）、（ｂ）に示す
前者の構成では、回転するホログラム１０３の焦点距離
が同一であるため、集光ビーム１０８の走査位置による
スポットむらが大きく、また、走査軌跡が直線ではなく
、円弧状となるため、直線状に読み取った信号との互換
性がなくなり、更に、この円弧状の走査軌跡を直線状に
近付けるよう入射ビーム１０７の入射角度およびホログ
ラム１０３の焦点距離および共役関係を変化させたとし
ても、等速度走査性能が悪化するなどの課題があった。

一方、上記従来例の内、第５図に示す後者の構成では、
入射ビーム１１２の一部を集光ビーム１１４として用い
るため、集光ビーム１１４の強度の効率が低下するとい
う課題があった。

本発明は、上記従来技術の課題を解決するもので、ホロ
グラムの回折ビームの走査位置によるスポットむらをな
くすことができ、また、走査ビームの直線性、等速度走
査性を良好にすることができ、また、走査長が長い場合
であってもホログラムから走査面までの距離を短縮する
ことができ、したがって、高性能化およびコンパクト化
を図ることができるようにした光ビーム走査装置を提供
することを目的とするものである。

課題を解決するだめの手段 上記課題を解決するだめの本発明の技術的手段は、光源
と、この光源から出射された光ビームを偏向する偏向器
と、回転軸を中心として回転される円筒体と、この円筒
体上で上記回転軸を中心として螺旋状に形成され、上記
偏向器により偏向された光ビームを回折して集光するホ
ログラムを備えたものである。

そして、上記ホログラムに入射する光ビームの仮想物点
に対する共役位置が上記円筒体表面の螺旋状位置により
漸近的に異なり、かつこの共役位置の軌跡が物点側では
、上記円筒体の長さ方向と同一方向の曲線状に、像点側
では、上記円筒体曲面の長さ方向とほぼ同一方向にある
直線状になるように構成し、また、上記偏向器の偏向方
向が上記円筒体の長さ方向となるように構成することが
できる。

作用 したがって、本発明によれば、光源から出射された光ビ
ームを偏向器により偏向することにより、回転する円筒
体上での光ビームの軌跡は、円筒体上に螺旋状に形成さ
れているホログラムと同様に、回転軸を中心とする螺旋
状とすることができ、また、上記螺旋状のホログラムは
その位置により共役関係が異なるので、上記円筒体の回
転と偏向器による光ビームの偏向に伴い、ホログラムで
回折された集光ビームは直線状で等速度な走査軌跡とな
り、しかも、スポットむらもなくなり、また、走査長が
長い場合であっても、ホログラムから走査面ま−での距
離を短くすることができ、また、ホログラムが長くなっ
ても、円筒体の径を小さくすることができる。

実施例 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。

第１図および第２図は本発明の第１の実施例における光
ビーム走査装置を示し、第１図は概略構成図、第２図は
ホログラム形状の一１図である。

第１図において、１は円筒体、２は円筒体の１の回転軸
、３はホログラムであシ、円筒体１上に回転軸２を中心
とする螺旋状に記録されている。

４はレーザ光源、５はレーザ光源４から出射したレーザ
ビーム６を円筒体１の長さ方向に偏向する偏向器であり
、機械的偏向手段、若しくは音響光学的偏向手段を備え
ている。７はホログラム３で同図に示すように、円筒体
１の表面の螺旋状に記録されているホログラム３は、焦
点距離および入射するレーザビーム６の仮想物点（走査
面８）に対する共役位置が螺旋状位置により漸近的に変
化し、この共役位置の軌跡が入力波面の物点側では、円
筒体１の長さ方向と同一方向の曲線状に、すなわち、偏
向器５の偏向中心を中心点として物点と偏向中心との距
離を半径とする円弧状に、参照波面の集光点（像点）側
では、円筒体１の曲面の長さ方向とほぼ同一方向にある
直線状になり、更に、円筒体１の等速回転に同期し、入
力波面の物点の移動速度と参照波面の集光点の移動速度
が等速度になるようにパターンニングされている。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

レーザ光源４より出射したレーザビーム６は偏向器５に
より円筒体１の長さ方向に偏向されてホログラム３に入
射する。この入射ビーム６は回転軸２を中心として回転
する円筒体１の表面で回転軸２を中心とする螺旋状の軌
跡運動を形成する。

一方、上記パターンニングにより螺旋状に記録されてい
るホログラム３は、その位置により共役関係が異なるの
で、円筒体１の回転および偏向器５の偏向に伴い、ホロ
グラム３で回折された集光ビーム７は、走査面８上で走
査されている。そして、偏向器５が等角速度により偏向
を行なった場合、上記円筒体１の回転および偏向器５の
偏向により、走査面８上で走査される集光ビーム７は直
線状に等速度な走査軌跡となり、その集光スポットはほ
ぼ無収差の状態となる。また、この場合、集光スポット
径を小さくするため、ホログラム３面上での入射ビーム
６の大きさをある程度大きくしなければならず、ホログ
ラム３の長さが非常に長くなるが、上記のようにホログ
ラム３を円筒体１に螺旋状に記録しているので、ホログ
ラム３を長くしても円筒体１の径を小さくすることがで
きる。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

第３図は本発明の第２の実施例における光ビーム走査装
置を示す概略構成図である。

本実施例においては、上記第１の実施例と同一部分につ
いては同一符号を付してその説明を省略し、異なる構成
について説明する。本実施例の特徴とするところは、第
３図に示すように、レーザ光源４が複数個（図示例では
２個）配置されると共に、これら複数のレーザ光源４か
ら出射したレーザビーム６を合成するビームスプリッタ
−９が設けられたことにある。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

複数のレーザ光源４から出射したレーザビーム６はビー
ムスプリッタ−９により合成され、続いて偏向器５によ
り偏向されてホログラム３に入射する。この入射ビーム
６は回転軸２を中心として回転する円筒体１０表面で回
転軸２を中心とする螺旋状の軌跡運動を形成する。一方
、上記第１の実施例のパターンニングにより螺旋状に記
録されているホログラム３はその位置により共役関係が
異なるので、円筒体１の回転および偏向器５の偏向に伴
い、ホログラム３で回折された集光ビーム７は、走査面
８上で複数のラインで走査される。

したがって、本実施例によれば、記録速度を向上するこ
とができる。

発明の効果 以上要するに、本発明によれば、光源から出射された光
ビームを偏向器により偏向することによシ、回転する円
筒体上での光ビームの軌跡は、円筒体上に螺旋状に形成
されているホログラムと同様に、回転軸を中心に螺旋状
とすることができ、また、上記螺旋状のホログラムはそ
の位置により共役関係が異なるので、上記円筒体の回転
と偏向器による光ビームの偏向に伴い、ホログラムで回
折された集光ビームはほぼ無収差状態で等速度直線走査
の走査性能を得ることができ、その際、ホログラムの長
さが非常に長くなっても、円筒体に螺旋状に記録してい
るので、円筒体の径を小さくすることができ、また、走
査長が長い場合であっても、ホログラムから走査面まで
の距離を短くすることができる。したがって、高性能化
およびコンパクト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例に斜視図、
同図（ｂ）は概略平面図、第５図は従来の他の例におけ
る光ビーム走査装置を示す概略量翫図である。 １・・・円筒体、２・・・回転軸、３・・・ホログラム
、４・・・レーザ光源、５・・・偏向器、６・・・レー
ザビーム、７・・・集光ビーム、８・・・走査面、９・
・・ビームスプリッタ−０

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、この光源から出射した光ビームを偏向す
   る偏向器と、回転軸を中心として回転される円筒体と、
   この円筒体上で上記回転軸を中心として螺旋状に形成さ
   れ、上記偏向器により偏向された光ビームを回折して集
   光するホログラムを備えた光ビーム走査装置。
2. （２）ホログラムに入射する光ビームの仮想物点に対す
   る共役位置が円筒体表面の螺旋状位置により漸近的に異
   なり、かつこの共役位置の軌跡が物点側では、上記円筒
   体の長さ方向と同一方向の曲線状に、像点側では、上記
   円筒体曲面の長さ方向とほぼ同一方向にある直線状にな
   る請求項１記載の光ビーム走査装置。
3. （３）偏向器の偏向方向が円筒体の長さ方向である請求
   項１または２記載の光ビーム走査装置。