JPH042932B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レーザ光をスクリーン上に微小な光
スポツトに絞りこむと共に光走査するホログラム
を用いた光走査器に関するものである。

従来のホログラム光走査器の作成方法、および
その使用方法を第１図、第２図にて説明する。第
１図に示すようにホログラムは互いに可干渉な２
つの光束（これを物体光４、参照光３と称する）
を記録材料１上に干渉させ記録することにより作
成する。

第１図においては物体光４はＯ点より発散する
レーザ光、参照光３はZY平面内のｚ軸からθ_rの
角度をなす光軸に平行なレーザ光としている。こ
こで、Ｏ点と記録材料間の距離をｆとする。

第２図は第１図で作成したホログラムでスクリ
ーン２上を光走査うする光学系を示している。こ
の光学系においては、ｚ軸よりθ_r角度をなす方向
か照明光７をホログラムに照射し、ホログラムか
らの回析光８をスクリーン２に導く。ホログラム
を矢印５方向にx_p並進させるとスルリーン上の結
像点６はスクリーン上をその中心からx_sの位置に
来る。この時、x_pとx_sの間には次の関係が成立す
る。

x_s＝（p/f）×x_p ……(1) すなわち、ホログラム並進量はx_pはスクリーン
上ではp/f倍して光走査されることになる。

ところで、照明光７はホログラムから距離ｌ離
れた場所から発散するレーザ光であるが、パラメ
ータｌはホログラムからの回析光８がスクリーン
中央で微小な光スポツトに絞りこむ必要のため次
式で示す関係式より求められる。

１／ｌ＝１／ｆ−１／ｐ ……(2) いま、ｆ＝100mm、ｐ＝500mmとするとｌ＝125
mmとなる。

ところで、式(2)により決まる照明光をホログラ
ムに照射し、ホログラムを並進させる並進量x_pが
大きくななるにつれて、光スポツトが微小に絞り
こめない欠点が生じる。これは、ホログラムから
の回析光のスクリーン上でのｘ方向の絞りこみ位
置p_xとｙ方向の絞りこみ位置p_yがスクリーン位置
から大きくずれる、いわゆる非点、像面わん曲な
どの収差が生ずることによる。第３図は並進量x_p
に対するp_x，p_yを求めたものである。但し、ｆ＝
100mm、θ_r＝5°、ｌ＝125mmとした。

なお、ホログラムを用いた光走査器としては、
例えば特開昭52−120846号公報に提案されてい
る。この提案では、直線状の走査を得るため円柱
レンズを用いることが記載されているが、ホログ
ラムの移動に伴う収差の問題については全く考慮
されていない。

したがつて、本発明の目的は上記した従来技術
の欠点をなくし、スクリーン上に広い光走査域に
おいても微小な光スポツトを実現させるホログラ
ム光走査器を実現させることにある。

上記の目的を達成するために、本発明ではホロ
グラム記録時に参照光中に円筒レンズからなる光
学系をそう入し、収差を導入した参照光でホログ
ラム記録し、第２図に示した再生装置で再生す
る。

第４図は第１図に示した平行光である参照光中
にそう入する円筒レンズ９−１，９−２を示して
おり、簡単のために物体光は省いている。ホログ
ラム記録材料は原点Ｏを含むxy面内に置かれる。
円筒レンズ９−１，９−２は互いの焦点を共有す
る、afocal系に設置してあるので９−１に入射す
る平行光はホログラム面内に平行光で入射する。
今、円筒レンズの光軸OHとｘ軸が作る平面内の
レーザ光１１，１２を考える。レーザ光１１は光
軸OHに十分近く、１２は光軸OHより大きく離
れているので円筒レンズ９−１がそれぞれのレー
ザ光を絞りこむ時、球面収差のため、図に示した
δ_xなる焦点ずれを生じる。このため、円筒レンズ
９−２を出射した平行レーザ光はＯ点近傍では理
想に近い平行光であるが、ｘ軸方向に離れるにし
たがい、δ_xに対応する収差の伴つた平行光とな
る。したがつて、第４図に示した光学系を参照光
の光学系に用いると、第３図に示したｘ方向結像
点P_xの結像点ずれを修正することが可能となる。
第５図は第４図の光学系を参照光の光学系に用い
た場合のp_xを求めた結果を示している（ここで、
ｆ＝100mm、θ_r＝5°、ｌ＝125mmとしている）。但
し、円筒レンズ９−１，９−２として焦点距離
ｑ、レンズ厚み10mm円筒レンズ９−２と原点Ｏ間
の距離をｑとしている。

ｑ＝310mmに選ぶとx_p＝25mmまでほとんど結像
点は平坦になり、良好な修正効果が得られている
ことがわかる。

次に、第３図に示した結像点p_yを更に平坦化す
るための光学系を第６図により説明する。この場
合には第４図の光学系に加えて、更に円筒レンズ
１０−１，１０−２を用いる。円筒レンズ１０−
１，１０−２もほぼafocalに配置してあるので、
円筒レンズ９−１に入射する平行レーザ光はホロ
グラム記録材料面xyに平行レーザ光で入射する。
円筒レンズ９−１に入射するレーザ光として光軸
OH軸上にあるｙ方向の光束の拡がりDHおよび、
光軸から離れたABを考える。DH，ABはホログ
ラム記録材料面上でそれぞれD′O，A′B′となる。
レーザ光ABは点筒レンズ１０−１に斜めに入射
するため結像点ずれδ_yを生じる。このため、ホロ
グラム記録材料面上A′B′の光束は収差を伴つた
平行光となり、ｙ方向の結像点p_yが平坦化するこ
とが可能となる。第７図に円筒レンズ１０−１，
１０−２の焦点距離ｈとして70mmのものを用いた
計算結果を示している。円筒レンズ１０−１，１
０−２が無い場合に比べて、結像点が良効に平坦
化していることがわかる。但し、第７図の計算に
おいては円筒レンズなしの場合（曲線ｋで示す）
のx_p＝０mmにおける結像点は500mmよりずれてい
るので円筒レンズ１０−１，１０−２間の距離を
2hより少しdefousさせることにより、x_p＝０mmで
500mmの結像点位置に修正している。defocus量は
−0.695mmであつた。但し、第７図において、ｆ
＝100mm、θ_r＝5°、ｌ＝125mmとしている。

第８図はホログラム１３をデイスク上に配列さ
せ、デイスク１１を回転させることによりホログ
ラムを次々と再生し、スクリーン２上を光走査す
る従来のホログラム光走査器を示す。ホログラム
１３を第１図に示した光学系で作成されたものと
すると、スクリーン上での光走査線１４は曲がつ
たものとなり直線にならない欠点がある。この欠
点を解決するために、更に本発明ではホログラム
デイスク１３とスクリーン２間に円筒レンズを配
置させる。第９図はホログラム１３とスクリーン
２間に配置する円筒レンズ１２の動作原理を説明
するための図である。第８図のデイスクが回転し
ホログラムが再生されると、第９図に示したよう
に光軸１４と角度αをなすレーザ光１５が再生さ
れ、その角度αはデイスクの回転に対応し変動す
る。スクリーンが円筒レンズ焦点距離（ｇとす
る）の位置にあるとすると、すなわちｓの位置に
スクリーンを配置した場合、光走査位置のｙ座標
はgαとなる。円筒レンズがない場合はpαの位置
となるので光走査線の曲がりはg/p倍に緩和され
る。ホログラム位置Ｕの円筒レンズ１２に対する
共役点Ｔにスクリーンを配置すると、ほぼ完全に
光走査線の曲がりは修正されることは第９図より
明きらかである。

第１０図は本発明のホログラム光走査器におけ
るホログラム記録装置を示している。３は参照光
４は物体光であり、互いに可干渉なレーザ光であ
る。その干渉パターンはホログラムとして記録材
料１上に記録させる。物体光はＯ点より発散する
レーザ光である。参照光はすでに第６図で説明し
たように４枚の円筒レンズを通過して記録材料１
上に達する。

第１０図に作成したホログラムは従来の第２図
で示した光学系を用い、光走査器として使用す
る。

第１１図は本発明のログラム光走査器を示す。
ホログラム１３はデイスク１１上に図のごとく配
置させてあり、各ホログラムは従来の第１図に示
したホログラム記録装置あるいは第１０図の本発
明のホログラム記録装置で作成したものであつて
よい。

デイスク１１とスクリーン２間にはすでに第９
図で動作原理について説明した円筒レンズ１２が
配置してあり、直線状の光走査線が実現できる。
第１１図におけるホログラムを照射する光学系の
詳細は第１２図で説明する。ホログラム１３には
第１３図に示した形状のパターン１４が照射され
ている。ｘ方向の大きさdxはdyよりも大きく、
dxの大きさは式(3)で決まる回析の公式より求め
られる。

dx＝4λq／（πd_p） ……(3) ここで、ｐはデイスクからスクリーンまでの距
離、λは光の波長、d_pはスクリーン上に絞りこむ
ビーム径である。

ｙ方向の大きさdyは十分狭く、回析のためホ
ログラム１３により十分絞りこめず、円筒レンズ
１２によりクリーン上に微小なスポツトで絞りこ
まれる。

円筒レンズ１２に入射するビーム径をdy_pとす
ると、dy_pとd_p間には次の関係が成立する。

dy_p＝4λγ／πd_p ……(4) ここで、γは円筒レンズとスクリーン間の距離
である。

ところで、dy_pとdy間には式(5)の示す関係式が
成り立つ。

4λ（ｐ−γ）／πdy4λp／πdy＝dy_p ……(5) 式(5)において に設定すると、ホログラム出射後のｙ方向のビー
ム幅はdy＝dy_pであることから、ほとんど平行光
となり、式(4)におけるγは円筒レンズ焦点距離ｇ
に設定可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のホログラム光走査器におけるホ
ログラム記録装置を示す図、第２図は従来のホロ
グラムを再生する再生装置を示す図、第３図は従
来のホログラム光走査器の特性を示す図、第４図
は本発明のホログラム光走査器におけるホログラ
ム記録時の光学系に関する説明図、第５図は第４
図に関する本発明の動作特性を示す図、第６図は
第４図と共に本発明の光学性を説明する図、第７
図は第６図の光学系に基づいた本発明の動作特性
を示す図、第８図は従来のデイスク状ホログラム
光走査器の問題点を示す図、第９図は第８図に示
した問題点を解決する本発明の原理について説明
する図、第１０図は本発明のホログラム光走査器
においてホログラム記録装置を示す図、第１１
図、第１２図は本発明のホログラム光走査器を示
す図、第１３図はホログラムに照射するレーザ光
パターンを示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一点から発する物体光と参照光との干渉によ
   りホログラムを作成し、上記作成したホログラム
   にレーザ光を照射し、ホログラムを変位させるこ
   とによりホログラムからの再生光が光走査するホ
   ログラム光走査器において、上記参照光中にホロ
   グラム変位方向に収束する円筒レンズを配置し、
   該円筒レンズの球面収差がホログラムの中心部か
   ら端部に行くに従つて大きくなるようにしてホロ
   グラムを記録することを特徴とするホログラム光
   走査器。 ２ 上記円筒レンズが収束、あるいは発散させる
   光束中にホログラムの変位方向に対し直角方向に
   光束を収束する機能を持つ円筒レンズを参照光中
   に配置することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のホログラム光走査器。