JPH04271657A - 多ビームホログラム情報読取スキャナ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像読取装置等の光学
系として用いられる多ビームホログラム情報読取スキャ
ナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来における情報読取スキャナとしては
、例えば、ＣＣＤを用いて光を検出しているものが多い
。また、ＣＣＤやレンズ等が一体となって情報シートに
密着して移動して読む方式や、ＣＣＤやレンズが情報シ
ートから離れて固定してあり、ミラーなどが移動して情
報を読むような方式がある。さらに、他の例として、図
５に示すようなレーザ光でスキャンする方式がある。 この場合、レーザ光源１から出射された光を、ビームエ
キスパンダ２により整形し、回転多面鏡３により走査し
た後、ｆθレンズ４により等速に直し、一定の速度にて
動く原稿５上を走査し、その反射散乱光を受光素子６で
捕捉し、これにより情報の読み取りを行うものである。 この方式はビームを小さくすることができるため高密度
化を図ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、ＣＣ
Ｄを用いたスキャナが多く用いられている。しかし、そ
のような装置では、読み取り光束のＮＡが大きいため、
深度が浅く本のように綴じ込み付近でスキャナに対して
遠近の生じるものは画像がボケてしまうことになる。し
かも、この場合、画素も粗く高精細な画像を正確に読み
込むには適していない。

【０００４】また、図５に示したように、レーザビーム
を回転多面鏡３で走査して読み取るスキャナは深度もあ
り、ビーム径を小さく絞れるため、高精細な画像を正確
に読み込むことができる。しかし、可視域の一つの波長
のみの光で走査してはその波長の色と同色で書かれた情
報は読み取りにくいことがある。このようなことから何
種類かの波長の光を用いて情報を読み取る方式があり、
同一の光学系を用いてそれらの波長の光を通すと、光学
部品の色分散により一様なビーム径や収差の補正、ｆθ
特性を持たせることができない。そこで、各波長ごとの
光学系を設定する必要があるが、それら各々の光学系に
高価なｆθレンズを配置しなければならず非常に高価な
ものとなる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明では
、レーザ光源から出射された光をビーム整形光学系によ
りビーム整形を行い、その整形されたビームを走査光学
系により走査してミラー光学系を介して情報シートの面
上に照射し、その反射光を再帰光学系の受光素子で検出
することにより情報を読み取る多ビームホログラム情報
読取スキャナにおいて、互いに波長の異なる光を発生す
るレーザ光源を２個以上設け、走査光学系内に複数の波
長に対応したホログラム列を有するホログラムディスク
を設け、ミラー光学系内に各々の波長に対応した移動可
能な収差補正ホログラムプレートを設けた。

【０００６】請求項２記載の発明では、レーザ光源から
出射された光をビーム整形光学系によりビーム整形を行
い、その整形されたビームを走査光学系により走査して
ミラー光学系を介して情報シートの面上に照射し、その
反射光を再帰光学系の受光素子で検出することにより情
報を読み取る多ビームホログラム情報読取スキャナにお
いて、長波長の光を発生するレーザ光源を１個設け、こ
のレーザ光源より出射された光を複数の波長の光に分離
する非線形光学素子を設け、走査光学系内に複数の波長
に対応したホログラム列を有するホログラムディスクを
設け、ミラー光学系内に各々の波長に対応した移動可能
な収差補正ホログラムプレートを設けた。

【０００７】請求項３記載の発明では、収差補正ホログ
ラムプレートを、複数の波長の走査ビームが情報シート
面上の同一ライン上若しくは別々のライン上を走査する
ように所定の回折角度に設定した。

【０００８】

【作用】請求項１記載の発明においては、複数の波長に
対して互いに独立な光学系を構成するため収差の少ない
光学系を作ることができしかもどんな色で情報が書かれ
ていても確実に情報の読取りを行うことが可能となり、
また、同一のホログラムプレートとホログラムディスク
にそれぞれの波長に対応するホログラムを作成するため
、光学部品の点数を少なくすることができる。

【０００９】請求項２記載の発明においては、長波長の
レーザ光源と非線形光学素子とを用いて複数の波長（長
波長、短波長等）を発生させることができ、これにより
レーザ光源を１個で済ませることができる。

【００１０】請求項３記載の発明においては、複数の波
長の走査ビームを情報シート面上の同一ライン上で走査
を行う場合は、その検出される情報の合成時に特別な電
気的処理をする必要がなくなり単に重ね合わせるだけで
情報の読取りを行うことが可能となり、また、複数の波
長の走査ビームを情報シート面上の各々別個のライン上
で走査を行う場合は、検出された各波長の情報を別個の
ライン間隔に相当する情報幅だけずらして重ね合わせて
処理することにより情報の読取りを行うことが可能とな
る。

【００１１】

【実施例】本発明の第一の実施例を図１及び図２に基づ
いて説明する。まず、図１に示すように、レーザ光源７
から出射された光をビーム整形光学系８によりビーム整
形を行い、その整形されたビームを走査光学系９により
走査してミラー光学系１０を介して情報シート１１の面
上に照射し、その反射光を再帰光学系１２の受光素子１
３で検出することにより情報を読み取る多ビームホログ
ラム情報読取スキャナにおいて、互いに異なる波長（長
波長、短波長）の光を発生するレーザ光源７を２個設け
、前記走査光学系９内に２つの波長に対応したホログラ
ム列を有するホログラムディスク１４を設け、前記ミラ
ー光学系１０内に各々の波長に対応した移動可能な収差
補正ホログラムプレート１５を設けた。

【００１２】前記ビーム整形光学系８は、コリメートレ
ンズ１６と、反射ミラー１７とによりなっている。前記
走査光学系９は、前記ホログラムディスク１４と、これ
を回転させるモータ１８とよりなっている。前記ミラー
光学系１０は、前記収差補正ホログラムプレート１５と
、光路を屈曲させる３枚の反射ミラー１９とよりなって
いる。前記再帰光学系１２は、前記２個の受光素子１３
と、穴開きミラー２０とによりなっている。

【００１３】このような構成において、２個のレーザ光
源７からそれぞれ異なる波長で出射された光は、以下に
述べるような光路をそれぞれ別個に進んでいく。すなわ
ち、それら異なる波長の光は、コリメートレンズ１６に
よりビーム整形された後、穴開きミラー２０の中央に形
成された図示しない穴を通過して反射ミラー１７により
反射され、ホログラムディスク１４に入射する。このホ
ログラムディスク１４には、図２（ａ）に示すように、
各波長に対応したトラックをもつホログラム１４ａが形
成されている。そして、このようなホログラム１４ａを
有するホログラムディスク１４を通過した各波長の光は
走査ビームとなり、反射ミラー１９を介して、収差補正
ホログラムプレート１５に入射する。この収差補正ホロ
グラムプレート１５には、各波長に対応した収差補正と
ｆθ特性とをもつホログラム１５ａが形成されている。 そして、このようなホログラム１５ａをもつ収差補正ホ
ログラムプレート１５を通過することにより集光された
ビームとなり情報シート１１の面上に照射され、これに
よりラスタ走査が行われる。また、その情報シート１１
からの２つの異なる波長からなる反射光は、上述した光
路とは逆の経路を辿り再帰光学系６内の穴開きミラー２
０の図示しない反射面により反射されて受光素子７に検
出されることにより、情報シート１１に書かれたあらゆ
る色の情報を読み取ることができる。

【００１４】上述したように、各波長ごとにホログラム
ディスク１４のホログラム１４ａ及び収差補正ホログラ
ムプレート１５のホログラム１５ａの空間周波数を調整
して互いに独立な光学系を形成することによってｆθ特
性を持たせることが可能となり、これにより高価なｆθ
レンズが不要となり低コストな装置を作ることができる
。また、そのようなホログラム素子は、軽いプラスチッ
ク基板を用いて簡単に複製できるため、これにより大量
生産を行うことができるため安価で軽量、コンパクトな
装置を作成することができる。

【００１５】本発明の第二の実施例を図３に基づいて説
明する。なお、前述した第一の実施例（図１参照）と同
一部分についての説明は省略し、その同一部分について
は同一符号を用いる。ここでは、収差補正ホログラムプ
レート１５を、複数の波長の走査ビームが情報シート１
１の面上の同一ライン上若しくは別々のライン上を走査
するように所定の回折角度に設定したものである。以下
、このように設定した理由について述べる。

【００１６】図３に示すように、２つの走査ビームａ，
ｂの走査速度、ビームスポット径を同一になるようにし
、かつ、収差補正ホログラムプレート１５の回折角度を
調整して情報シート１１の面上の同一ライン上を同時に
走査させることによって、各波長の走査ビームａ，ｂを
情報シート１１の面上の同一地点を同一時刻に通過させ
ることができ、これにより複数の波長の情報を合成して
用いることができる。または、複数の波長の情報を合成
して用いるために、走査ビームを情報シート１１の面上
で各々別々のライン上を走査するようにして画像情報の
読取りを行い、各波長の情報を個別のライン間隔に相当
する情報幅だけずらし重ね合わせて処理するようにして
もよい。このような処理をすることによって、前述した
ような情報シート１１の面上の同一地点を同一時刻に通
過させるのに特別な光学系を設けることなしに情報の読
取りを行うことができる。

【００１７】上述したように、２つの波長の走査ビーム
ａ，ｂを情報シート１１の面上の同一ライン上に到達さ
せラスタ走査を行い画像情報の読取りを行う場合は、そ
の検出される情報の合成時に特別な電気的処理を不要と
し、単に重ね合わせるだけで情報の読取りを行うことが
可能となり、また、２つの波長の走査ビームａ，ｂを情
報シート１１の面上の各々別個のライン上に到達させラ
スタ走査を行い画像情報の読取りを行う場合は、検出さ
れた各波長の情報を別個のライン間隔に相当する情報幅
だけずらして重ね合わせて処理することにより光学系の
構成や調整が簡単となる。

【００１８】次に、本発明の第三の実施例を図４に基づ
いて説明する。なお、前述した第一の実施例（図１参照
）と同一部分についての説明は省略し、その同一部分に
ついては同一符号を用いる。前述した２つの実施例にお
いては、互いに異なる波長のレーザ光源７を２個設けた
が、ここでは、長波長の光を発生するレーザ光源７を１
個だけ設け、さらに、このレーザ光源７より出射された
長波長の光を２つの波長（長波長、短波長）の光に分離
する非線形光学素子２１（ＳＨＧ）を設けたものである
。この場合、前記非線形光学素子２１は、コリメートレ
ンズ１６と反射ミラー１７との間の光路上に設けられて
いる。また、その非線形光学素子２１を通過した光路上
には、長波長と短波長とを分離する波長分離フィルタ２
２が配設され、その分離された一方の光路上には反射ミ
ラー２３が設けられている。

【００１９】上述したように、長波長のレーザ光源７と
非線形光学素子２１とを用いることによって長波長の光
と短波長の光という２つの波長の光を発生させることが
でき、これによりレーザ光源７が１個で済み、装置の小
型化、低コスト化を図ることができるものである。

【００２０】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、レーザ光源から
出射された光をビーム整形光学系によりビーム整形を行
い、その整形されたビームを走査光学系により走査して
ミラー光学系を介して情報シートの面上に照射し、その
反射光を再帰光学系の受光素子で検出することにより情
報を読み取る多ビームホログラム情報読取スキャナにお
いて、互いに波長の異なる光を発生するレーザ光源を２
個以上設け、走査光学系内に複数の波長に対応したホロ
グラム列を有するホログラムディスクを設け、ミラー光
学系内に各々の波長に対応した移動可能な収差補正ホロ
グラムプレートを設けたので、複数の波長に対して互い
に独立な光学系を構成するため収差の少ない光学系を作
ることができ、しかも、どんな色で情報が書かれていて
も確実に情報の読取りを行うことが可能となり、また、
同一のホログラムプレート及びホログラムディスクにそ
れぞれの波長に対応するホログラムを作成するため光学
部品の点数を少なくすることができ、さらに、そのよう
なホログラム素子は簡単な複製により作成でき大量生産
を図ることができるため安価でコンパクトな装置を得る
ことができるものである。

【００２１】請求項２記載の発明は、レーザ光源から出
射された光をビーム整形光学系によりビーム整形を行い
、その整形されたビームを走査光学系により走査してミ
ラー光学系を介して情報シートの面上に照射し、その反
射光を再帰光学系の受光素子で検出することにより情報
を読み取る多ビームホログラム情報読取スキャナにおい
て、長波長の光を発生するレーザ光源を１個設け、この
レーザ光源より出射された光を複数の波長の光に分離す
る非線形光学素子を設け、走査光学系内に複数の波長に
対応したホログラム列を有するホログラムディスクを設
け、ミラー光学系内に各々の波長に対応した移動可能な
収差補正ホログラムプレートを設けたので、長波長のレ
ーザ光源と非線形光学素子とを用いて複数の波長（長波
長、短波長等）を発生させることができ、これによりレ
ーザ光源を１個で済ませることができるため、より一段
と低コスト化、コンパクト化した装置を得ることが可能
となるものである。

【００２２】請求項３記載の発明は、収差補正ホログラ
ムプレートを、複数の波長の走査ビームが情報シート面
上の同一ライン上若しくは別々のライン上を走査するよ
うに所定の回折角度に設定したので、複数の波長の走査
ビームを情報シート面上の同一ライン上で走査を行う場
合は、その検出される情報の合成時に特別な電気的処理
をする必要がなくなり単に重ね合わせるだけで情報の読
取りを行うことが可能となり、また、複数の波長の走査
ビームを情報シート面上の各々別個のライン上で走査を
行う場合は、検出された各波長の情報を別個のライン間
隔に相当する情報幅だけずらして重ね合わせて処理する
ことにより情報の読取りを行うことが可能となるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す多ビームホログラ
ム情報読取スキャナの構成図である。

【図２】本発明の第一の実施例を示すものであり、（ａ
）は複数の波長に対応したホログラムを有するホログラ
ムディスクの正面図、（ｂ）はそれら各波長に対応した
収差補正ホログラムプレートの正面図である。

【図３】本発明の第二の実施例である収差補正ホログラ
ムプレートを所定の回折角度に設定し複数の波長の情報
を合成する場合の様子を示す側面図である。

【図４】本発明の第三の実施例を示す多ビームホログラ
ム情報読取スキャナの構成図である。

【図５】従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

７　　　　　　レーザ光源 ８　　　　　　ビーム整形光学系 ９　　　　　　走査光学系 １０　　　　ミラー光学系 １１　　　　情報シート １２　　　　再帰光学系 １４　　　　ホログラムディスク １５　　　　収差補正ホログラムプレート２１　　　　
非線形光学素子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザ光源から出射された光をビーム
   整形光学系によりビーム整形を行い、その整形されたビ
   ームを走査光学系により走査してミラー光学系を介して
   情報シートの面上に照射し、その反射光を再帰光学系の
   受光素子で検出することにより情報を読み取る多ビーム
   ホログラム情報読取スキャナにおいて、互いに波長の異
   なる光を発生する前記レーザ光源を２個以上設け、前記
   走査光学系内に複数の波長に対応したホログラム列を有
   するホログラムディスクを設け、前記ミラー光学系内に
   各々の波長に対応した移動可能な収差補正ホログラムプ
   レートを設けたことを特徴とする多ビームホログラム情
   報読取スキャナ。
2. 【請求項２】　　レーザ光源から出射された光をビーム
   整形光学系によりビーム整形を行い、その整形されたビ
   ームを走査光学系により走査してミラー光学系を介して
   情報シートの面上に照射し、その反射光を再帰光学系の
   受光素子で検出することにより情報を読み取る多ビーム
   ホログラム情報読取スキャナにおいて、長波長の光を発
   生する前記レーザ光源を１個設け、このレーザ光源より
   出射された光を複数の波長の光に分離する非線形光学素
   子を設け、前記走査光学系内に複数の波長に対応したホ
   ログラム列を有するホログラムディスクを設け、前記ミ
   ラー光学系内に各々の波長に対応した移動可能な収差補
   正ホログラムプレートを設けたことを特徴とする多ビー
   ムホログラム情報読取スキャナ。
3. 【請求項３】　　収差補正ホログラムプレートは、複数
   の波長の走査ビームが情報シート面上の同一ライン上若
   しくは別々のライン上を走査するように所定の回折角度
   に設定されていることを特徴とする請求項１，２記載の
   多ビームホログラム情報読取スキャナ。