JPH05249403A - 光ビーム走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホログラムを用いた光ビーム走査装置におい
て、光源の波長変動がある場合でも、走査ビームの結像
特性、湾曲性および等速性を高精度に維持でき、信頼性
の向上が図れると共に、コストダウンが可能になる光ビ
ーム走査装置を実現する。 【構成】 前置のホログラム２、回転ホログラムディス
ク１および後置のホログラム３を有する構成とする。回
転ホログラムディスク１のデイスク面にはその周方向に
複数のホログラム６が配設されている。更に、走査面と
なる感光体ドラム９の像面における走査メリジオナル面
において、前置のホログラム２により回折される第１回
折光１２の回折方向と、ホログラム６により回折される
第２回折光１３の回折方向が逆方向が逆で、かつ後置ホ
ログラム３の回折方向を、前置ホログラム２と回転ホロ
グラムディスク１の空間周波数の小さい方の回折方向と
同じ方向とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホログラムを用いたホ
ログラムスキャナ等の光ビーム走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザープリンタ等に用いられる光ビー
ム走査装置の一例として、ホログラムスキャナがある。
この種のホログラムスキャナは、例えば感光体ドラム等
の走査面上で光走査するための光ビーム偏光手段として
回転ホログラムディスクを備えている。

【０００３】このような回転ホログラムディスクは、デ
ィスク基板上に複数のホログラムがその円周方向に沿っ
て配列形成されており、モータ等の駆動手段により所定
速度で回転するように構成されている。以下にその動作
の概略を説明する。

【０００４】回転ホログラムディスクに形成されたホロ
グラムに、半導体レーザ等の光源からの光ビームが入射
すると、該ホログラムの回折機能により、入射光ビーム
は偏向され、これにより回折光が生成される。続いて、
この回折光は、回転ホログラムディスクの回転動作に伴
って所定位置に配置された走査面上で走査され、所定の
走査線が形成される。

【０００５】また、このようなホログラムには、上記の
回折機能の他に、回折光ビームを走査面において結像さ
せるための収束機能や、回折光ビームを走査面において
等速走査させるためのｆθ補正機能等も併せて持たせる
ことができるので、ホログラムを備えた光ビーム走査装
置は、偏光手段としてポリゴンミラー等を用いた光走査
装置等に比べて、装置構成の小型化、薄型化およびコス
トダウンを図る上で有利であるとされている。

【０００６】この種のホログラムスキャナの従来例とし
て、ホログラムを１個用いたもの、あるいは２個用いた
ものが数多く報告されている。この内、回転ホログラム
ディスクのみにホログラムを備えたホログラムスキャナ
の一例として、「Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｋ
ｓｃａｎｎｅｒｓ ｆｏｒ ｂｏｗ−ｆｒｅｅ ｓｃａ
ｎｎｉｎｇ」（ＡＰＰＬＩＥＤ ＯＰＴＩＣＳ／Ｖｏ
ｌ．２２，Ｎｏ．１４／１５ ＪＵＬＹ １９８３）、
及び「レーザプリンタ用ホログラムスキャナ」（ＲＩＣ
ＨＯ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＲＥＰＯＲＴ／Ｎｏ．１０
／ＤＥＣＥＭＢＥＲ １９８３）等がある。

【０００７】また、ホログラム２個を用いたホログラム
スキャナの一例として、上記同様の回転ホログラムディ
スクと、該回転ホログラムディスクの前方（光源方向前
方）に固定配置された前置ホログラムとで構成されたも
のがある。このようなホログラムスキャナとしては、特
公平２−４７７２６号公報、特開昭６２−２３４１１８
号公報等で提案されたものがある。

【０００８】更には、他の例として、回転ホログラムデ
ィスクの後方に固定の後置ホログラムを配置した構成を
とるホログラムスキャナがあり、例えば、開昭６０−１
１８１７号公報で提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ホログラム
スキャナのような光ビーム走査装置においては、一般に
走査ビームを十分小さく走査面上に結像させること、走
査ビームの湾曲性を小さくすることおよび走査ビームを
等速走査することが要求されている。

【００１０】ここで、ホログラムスキャナは、上記のよ
うに光の回折現象を利用して光ビームの走査を行うもの
であるため、下記式で示されるように、その回折角は
ホログラムに入射する光ビームの波長に大きく依存す
る。

【００１１】Ｓｉｎα＋Ｓｉｎβ＝ｎ・λ／ｄ… 但し、α：入射角 β：出射角 ｎ：回折次数 λ：波長 ｄ：ホログラムの格子ピッチ である。

【００１２】従って、光源における波長変動により光ビ
ームの波長が変化すると、回折光ビームの偏向角（回折
角）が変化し、走査面上における結像位置が所定位置か
ら外れ、走査線が湾曲したり、像高さのずれを生じたり
する不具合が発生する。

【００１３】ここで、ホログラムスキャナにおいて通常
用いられる半導体レーザ等の光源は、環境温度等の変化
や使用状態、使用条件等に起因して、多かれ少なかれ波
長変動を生じる。特に、半導体レーザにあっては、その
温度特性や駆動条件が要因となって発振波長が無視でき
ない程に変化する場合がある。従って、ホログラムスキ
ャナは、他のポリゴンミラー等を用いた光ビーム走査装
置に比べると、更に光源の波長変動に対する光走査の安
定性が要求される。

【００１４】上記のようにホログラムを１個用いる構成
のホログラムスキャナにおいては、走査ビームの湾曲性
と等速性を同時に満足することが困難であるばかりでな
く、光源における波長変動がわずかに生じた場合でも、
主走査方向及び副走査方向の結像位置が大きく変動して
しまうという問題がある。

【００１５】また、前置ホログラムと回転ホログラムデ
ィスクで構成されるホログラムスキャナの場合は、前述
の波長変動にともなう副走査方向の結像位置の変動はか
なり緩和されるものの、主走査方向の結像位置の変動は
緩和されない。また、走査ビームの湾曲性と等速性を同
時に満足することは困難であり、例えば、等速走査を行
わせるためにｆθレンズ等の高価な結像レンズ系が別途
必要になり、装置構成が大型化すると共に、コストアッ
プにつながるという問題点がある。

【００１６】更に、回転ホログラムディスクと後置ホロ
グラムで構成されるホログラムスキャナの場合は、後置
ホログラムにより光ビームの等速走査が可能となり、ｆ
θレンズ等の高価な結像レンズ系がなくても走査ビーム
の結像特性、湾曲性および等速性を同時に満足できる。
しかるに、光源の波長変動にともなう結像位置の変動と
いった問題は十分には解消されない。

【００１７】また、特開昭６０−１１８１７号公報に記
載のホログラムスキャナの場合は、後置ホログラムの作
製波の一方、あるいは両方ともに球面収差を有すること
が必要であり、ホログラム作製時の露出光学配置の設定
に特別の配慮が必要になるといった新たな問題がある。

【００１８】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決するものであり、光源の波長変動がある場合でも走
査ビームの結像特性、湾曲性、等速性を良好に維持で
き、かつ製作性の向上が図れ、コストダウンが可能にな
る光ビーム走査装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の光ビーム走査装
置は、走査面上を光走査する光ビーム走査装置におい
て、光源からの光ビームを回折して第１回折光ビームを
生成する前置ホログラムと、該第１回折光ビームを更に
回折して第２回折光ビームを生成する複数のホログラム
が回転可能になったディスク面の周方向に複数配設され
た回転ホログラムディスクと、該第２回折光ビームを更
に回折して第３回折光ビームを生成する後置ホログラム
とを具備し、該走査面上の走査中央メリジオナル断面に
おける該第１回折光ビームの回折方向と、該第２回折光
ビームの回折方向とが逆方向になるように該前置ホログ
ラムと、該回転ホログラムディスクの該ホログラムの回
折角を設定し、かつ該後置ホログラムの回折方向を、該
前置ホログラムと該回転ホログラムディスクの空間周波
数の小さい方の回折方向と同じ方向に設定しており、そ
のことにより上記目的が達成される。

【００２０】また、本発明の光ビーム走査装置は、走査
面上を光走査する光ビーム走査装置において、光源から
の光ビームを回折して第１回折光ビームを生成する前置
ホログラムと、該第１回折光ビームを更に回折して第２
回折光ビームを生成する複数のホログラムが回転可能に
なったディスク面の周方向に複数配設された回転ホログ
ラムディスクと、該第２回折光ビームを更に回折して第
３回折光ビームを生成する後置ホログラムとを具備し、
該走査面上のサジタル面において、該第２回折光ビーム
の回折方向と、前記第３回折光ビームの回折方向が逆方
向になるように設定しており、そのことにより上記目的
が達成される。

【００２１】また、本発明の光ビーム走査装置は、走査
面上を光走査する光ビーム走査装置において、光源から
の光ビームを回折して第１回折光ビームを生成する前置
ホログラムと、該第１回折光ビームを更に回折して第２
回折光ビームを生成する複数のホログラムが回転可能に
なったディスク面の周方向に複数配設された回転ホログ
ラムディスクと、該第２回折光ビームを更に回折して第
３回折光ビームを生成する後置ホログラムとを具備し、
該後置ホログラムが収束パワーを有しており、そのこと
により上記目的が達成される。

【００２２】

【作用】上記のように、前置ホログラム、回転ホログラ
ムディスクおよび後置ホログラムの少なくとも３個のホ
ログラムを設けると、後述するように、走査ビームの結
像特性、湾曲性および等速性を同時に満足することがで
きる。

【００２３】また、このように少なくとも３種類のホロ
グラムを設けると、それぞれのホログラムに機能を分担
できるため、各ホログラムは基本的に球面波もしくは平
面波の２光束干渉による縞あるいは同心円状の縞でよ
く、複雑な収差波を必要としない。従って、ホログラム
の作製が容易になり、製作性の向上が図れる。

【００２４】更に、走査面上の走査中央メリジオナル断
面において、前置ホログラムで回折された光ビームの回
折方向と、回転ホログラムディスクでの光ビーム回折方
向が逆方向になるように、かつ後置ホログラムの回折方
向を、前置ホログラムと回転ホログラムディスクの空間
周波数の小さい方の回折方向と同じ方向に設定すると、
後述するように波長変動による副走査方向の結像位置の
変動を小さくすることができる。

【００２５】また、サジタル面において、回転ホログラ
ムディスクで回折された光ビームの回折方向と、後置ホ
ログラムでの光ビーム回折方向が逆方向となるようにホ
ログラムを作製すると、光路長を短縮でき、波長変動に
よる主走査方向の結像位置の変動を小さくすることがで
きる。

【００２６】また、後置ホログラムが収束パワーを有す
ると、波長変動による主走査方向の結像位置の変動を更
に小さくすることができる。

【００２７】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。

【００２８】図１は本発明が適用されるホログラムスキ
ャナを示す。以下にその構成を動作と共に説明する。

【００２９】半導体レーザ１６から出射された光ビーム
１０はコリメートレンズ５によりコリメート光１１とな
り前置のホログラム２に入射する。該ホログラム２によ
り回折された回折光１２（以下第１回折光という）は複
数個のホログラム６がディスク面の周方向に配設された
回転ホログラムディスク１に入射し、該ホログラム６に
よって回折される。続いて、この回折光１３（以下第２
回折光という）はミラー８により反射され、後置のホロ
グラム３に入射する。該ホログラム３により回折された
回折光１４（以下第４回折光という）は感光体ドラム９
に達し、結像点１５に収束される。

【００３０】回転ホログラムディスク１は、モータ７に
より回転されるようになっており、この回転によって結
像点１５が感光体ドラム９上を直線状に移動し、これに
よって光ビームの走査が行われる構成になっている。

【００３１】図２は、本発明ホログラムスキャナにおけ
る走査中央メリジオナル面での主光線の挙動を示す。コ
リメートレンズ５によりコリメートされた入射ビーム１
７が前置ホログラム２に入射することにより、第１回折
光１８は、回折角Ａで光ビーム進行方向に対して図上左
側に回折される。続いて、回転ホログラムディスク１に
入射し、該回転ホログラムディスク１によって回折され
る第２回折光１９は、回折角Ｂで光ビーム進行方向に対
して図上右側に回折される。この時、回折効率等の理由
で、入射角と出射角はほぼブラッグ条件を満足させてい
る。すなわち、ホログラムに対する入射角と出射角がほ
ぼ等しくなるように設定されている。

【００３２】この場合、図面から明かなように、回折角
Ａよりも回折角Ｂの方が小さくなっているので、後置ホ
ログラム３による第３回折光２０の回折方向は、回転ホ
ログラムディスク１の回折方向と同じで進行方向に対し
て図上右側になっている。

【００３３】以下に図３〜図７に従って光源の波長変動
時の光ビームの基本的な挙動を上記従来技術のホログラ
ムスキャナと対比しつつ説明する。図３は、ホログラム
として回転ホログラムディスク１のみを有する構成のホ
ログラムスキャナにおける走査中央メリジオナル面での
主光線の挙動を示す。回転ホログラムディスク１に入射
角Ｃで入射する波長λの光ビームの１次回折光は、下記
式に従い出射角Ｄで出射し、像面（感光体ドラム上の
像面）４に達する。

【００３４】ＳｉｎＣ＋ＳｉｎＤ＝λ／ｄ… 但し、Ｃ：入射角 Ｄ：出射角 λ：波長 ｄ：ホログラムの格子ピッチ である。

【００３５】今、仮に光源（半導体レーザ）の波長λ＝
７８０ｎｍ、入射角Ｃ＝４５°、格子ピッチｄ＝０．５
５μｍとすると、上記式より、出射角Ｄは４５．３゜
となる。この状態から波長λが１ｎｍ変動して７８１ｎ
ｍになると、出射角Ｄは同様にして４５．５゜と算出さ
れる。仮に、回転ホログラムディスク１から像面４まで
の距離を４００ｍｍとすると、像面４における結像点の
副走査方向の変位η１は下記式により算出され、１．
４ｍｍになる。

【００３６】η１＝ｈ１・ｔａｎ（θ１−θ２）… 但し、η１：副走査方向の変位 ｈ１：回転ホログラムディスク１から像面４までの距離 θ１：出射角（波長７８１ｎｍ） θ２：出射角（波長７８０ｎｍ） である。

【００３７】このように、ホログラムとして回転ホログ
ラムディスク１のみを有するホログラムスキャナにあっ
ては、光源の波長変動に起因する像面４における結像点
の副走査方向の変位η１が無視できない大きさになる。

【００３８】なお、図中に波長λが±方向に変動した場
合（λ＋△λ、λ−△λ）の回転ホログラムディスク１
により回折される１次回折光の回折方向を示してある。

【００３９】図４は、ホログラムとして回転ホログラム
ディスク１と、前置のホログラム２を有する構成のホロ
グラムスキャナにおける走査中央メリジオナル面での主
光線の挙動を示す。ここで、前置のホログラム２と回転
ホログラムディスク１とは互いに平行で、かつホログラ
ムの格子ピッチｄは互いに等しく、更に該格子ピッチｄ
は等ピッチであるとする。

【００４０】この場合、上記式を前置のホログラム２
と回転ホログラムディスク１の両方に適用すると、前置
のホログラム２への入射光１１と回転ホログラムディス
ク１からの第２回折光１３とが平行になることがわか
る。すなわち、これが光源の波長が変化しても出射角Ｄ
が変化しない基本構成である。

【００４１】今、仮に光源の波長λ＝７８０ｎｍ、入射
角Ｄ＝４５゜、前置のホログラム２の格子ピッチｄ＝
０．５５μｍとすると、上記式より前置のホログラム
２の出射角Ｄは４５．３°となる。この状態から、波長
λが１ｎｍ変動して７８１ｎｍになると、前置のホログ
ラムの出射角Ｄは４５．５°となる。仮に、前置のホロ
グラム２と回転ホログラムディスク１との距離が１０ｍ
ｍであるとすると、該回転ホログラムディスク１面上で
の副走査方向の変位η２は下記式により算出され７０
μｍとなる。

【００４２】更に、この場合の像面４における結像点１
５の副走査方向の変位η３は、下記式により算出さ
れ、５０μｍとなる。

【００４３】 η２＝ｈ２（ｔａｎθ３−ｔａｎθ４）… 但し、η２：回転ホログラムディスク１面上での副走査
方向の変位 ｈ２：前置のホログラム２と回転ホログラムディスク１
との距離 θ３：前置のホログラム２の出射角（波長７８１ｎｍ） θ４：前置のホログラム２の出射角（波長７８０ｎｍ） である。

【００４４】η３＝η２・Ｓｉｎθ５… 但し、η２：回転ホログラムディスク１面上での副走査
方向の変位 η３：像面４での副走査方向の変位 θ５：回転ホログラムディスク１の出射角 である。

【００４５】上記のホログラムスキャナにおいて、出射
角度に関して波長不感となるような構成にし、かつホロ
グラム間距離ｈ２を小さくすれば、像面４での副走査方
向の変位η３もかなり圧縮（低減）されることがわか
る。

【００４６】このような性質は、図１および図２に示す
本発明ホログラムスキャナについても応用できる。そし
て、この場合に以下のように設定すると、波長変動に伴
う像面４における結像点１５の副走査方向の変位η３を
小さくできることが、光線追跡により確認できた。

【００４７】それは、前置のホログラム２で回折された
第１回折光１２の回折方向と、回転ホログラムディスク
１で回折された第２回折光１３の回折方向が逆方向にな
るように設定し、かつ、後置のホログラム３で回折され
た第３回折光１４の回折方向を、前置のホログラム２の
回折角Ａと回転ホログラムディスク１の回折角Ｂの小さ
い方と同方向になるように、該後置のホログラム３の回
折角を設定する構成とすることである。

【００４８】図５は、ホログラムとして回転ホログラム
ディスク１のみを用いるホログラムスキャナ、又はホロ
グラムとして、該回転ホログラムディスク１と、前置の
ホログラム２の２個を用いるホログラムスキャナにおけ
るサジタル面での主光線の挙動を示す。

【００４９】回転ホログラムディスク１が回転すること
により、該回転ホログラムディスク１の縞のサジタル面
成分が変化し、主光線がその走査左端２３から順に走査
中央２４、走査右端２５へと移動する。

【００５０】今、仮に光源の波長λ＝７８０ｎｍ、回転
ホログラムディスク１の縞ピッチのサジタル面成分を
１．５６μｍとすると、出射角Ｄは上記の式より３
０．０４°となる。仮に、回転ホログラムディスク１か
ら像面４までの距離が４００ｍｍとすると、走査端にお
ける結像点１５の主走査方向の変位ξ１は、下記式に
より算出され、０．４０ｍｍとなる。

【００５１】 ξ１＝ｈ３（ｔａｎθ６−ｔａｎθ７）… 但し、ξ１：像面４上での主走査方向の変位 ｈ３：回転ホログラムディスク１と像面４との距離 θ６：回転ホログラムディスク１の出射角のサジタル成
分（波長７８１ｎｍ） θ７：回転ホログラムディスク１の出射角のサジタル成
分（波長７８０ｎｍ） このように、ホログラムとして回転ホログラムディスク
１のみを用いるホログラムスキャナ、又はホログラムと
して、該回転ホログラムディスク１と、前置のホログラ
ム２の２個を用いるホログラムスキャナにあっては、主
走査方向の変位ξ１が比較的大きなものになるという問
題点がある。

【００５２】図６は、ホログラムとして、回転ホログラ
ムディスク１と後置のホログラム３を用いたホログラム
スキャナ、又はホログラムとして、前置のホログラム
２、回転ホログラムディスク１および後置のホログラム
３を用いたホログラムスキャナにおけるサジタル面での
主光線の挙動を示す。

【００５３】サジタル面において、回転ホログラムディ
スク１で回折された第２回折光の回折方向と、後置のホ
ログラム３で回折された第３回折光の回折方向が逆方向
となるようなホログラムとすれば、以下に示すように光
源の波長変動に起因する結像点の主走査方向の変位ξ２
を小さくすることができる。

【００５４】今、仮に、光源の波長λ＝７８０ｎｍ、回
転ホログラムディスク１の縞ピッチのサジタル面成分を
１．５６μｍとすると、回転ホログラムディスク１の出
射角は上記式より３０．００°となる。この状態から
波長λが１ｎｍ変動し、７８１ｎｍとなった場合、該回
転ホログラムディスク１の出射角は３０．０４°とな
る。

【００５５】後置のホログラム３を設ける場合は、回転
ホログラムディスク１と後置のホログラム３との距離ｈ
４は、後置のホログラム３がない場合の回転ホログラム
ディスク１と像面４との距離よりも小さくすることがで
きる。従って、仮に回転ホログラムディスク１から後置
のホログラム３までの距離を２００ｍｍとすると、走査
端における後置のホログラム３上での主走査方向の変位
ξ２は、下記式により算出され、０．２０ｍｍとな
る。

【００５６】 ξ２＝ｈ４（ｔａｎθ８−ｔａｎθ９）… 但し、ξ２：後置のホログラム３面上での主走査方向の
変位 ｈ４：回転ホログラムディスク１と後置のホログラム３
との距離 θ８：回転ホログラムディスク１出射角のサジタル成分
（波長７８１ｎｍ） θ９：回転ホログラムディスク１の出射角のサジタル成
分（波長７８０ｎｍ） である。

【００５７】今、仮に、後置のホログラム３の縞ピッチ
のサジタル面成分を２．４μｍとすると、波長λ＝７８
０ｎｍのときの後置のホログラム３の出射角は上記式
より１０．０８°になる。この状態から波長λが１ｎｍ
変動し、λ＝７８１ｎｍになると、このときの後置のホ
ログラム出射角は１０．０９°となる。従って、走査端
における像面４上での主走査方向の変位ξ１は、さきほ
ど算出した０．２０ｍｍよりもやや大きくなる。

【００５８】このように、サジタル面において、回転ホ
ログラムディスク１で回折された第２回折光の回折方向
と、後置のホログラム３で回折された第３回折光の回折
方向が逆方向となるようなホログラムとすれば、上記の
ものに比べて波長変動に伴う像面４上における主走査方
向の変位ξ１を小さくできることがわかる。

【００５９】図７は、ホログラムとして、回転ホログラ
ムディスク１と後置のホログラム３を用いたホログラム
スキャナ、又はホログラムとして、前置のホログラム
２、回転ホログラムディスク１および後置のホログラム
３を用いたホログラムスキャナにおけるサジタル面での
主光線の挙動を示す。

【００６０】サジタル面において、回転ホログラムディ
スク１で回折された第２回折光１３の回折方向と、後置
のホログラム３で回折される第３回折光１４の回折方向
が逆方向となるようなホログラムとし、かつ後置のホロ
グラム３に収束パワーを持たせると、以下に示す理由に
より、光源の波長変動に伴う像面４上の主走査方向の変
位をさらに一層小さくすることができる。

【００６１】ここで、後置のホログラム３が収束パワー
を持つということは、例えば、図示の走査右端２５にお
いて、後置のホログラム３のサジタル面での主光線近傍
の縞ピッチ（縞ピッチのサジタル面成分）ｄ１より、主
光線右側の光線近傍の縞ピッチ（縞ピッチのサジタル面
成分）ｄ２の方が小さいということである。

【００６２】図７において、後置のホログラム３の縞ピ
ッチ以外は図６と同様とすると、光源の波長λ＝７８０
ｎｍの時の主光線近傍の縞ピッチのサジタル面成分ｄ１
を２．４μｍとすると、後置のホログラム３の出射角は
上記式より１０．０１°となる。この状態から波長λ
が１ｎｍ変動して７８１ｎｍになり、このときの主光線
近傍の縞ピッチのサジタル面成分ｄ２を２．３９μｍと
すると、後置のホログラム３の出射角は同様にして１
０．０１゜になる。

【００６３】従って、後置のホログラム３から像面４ま
での距離を２００ｍｍとすると、走査端における像面４
上での主走査方向の変位ξ３は、下記式によって算出
され、０．０５ｍｍとなる。

【００６４】 ξ３＝ξ２−ｈ５・（ｔａｎθ１０−ｔａｎθ１１）… 但し、ξ２：後置のホログラム３面上での主走査方向の
変位 ξ３：像面４上での主走査方向の変位 ｈ５：後置のホログラム３と像面４との距離 θ１０：後置のホログラム３の出射角のサジタル成分
（波長７８０ｎｍ） θ１１：後置のホログラム３の出射角のサジタル成分
（波長７８１ｎｍ） である。

【００６５】このように、サジタル面において、回転ホ
ログラムディスク１で回折された第２回折光１３の回折
方向と、後置のホログラム３で回折される第３回折光１
４の回折方向が逆方向となるようなホログラムとし、か
つ後置のホログラム３に収束パワーを持たせると、図６
に示す構成のホログラムスキャナによる場合に比べて、
像面４上での主走査方向の変位ξ３を更に一層低減でき
ることがわかる。

【００６６】図３から図７を用いた上記の説明から分か
るように、光源の波長変動に起因する光線の基本的な性
質を考慮して、走査ビームの結像特性、湾曲性および等
速性を全て満足する構成のホログラムスキャナが、図
１、図２に示す本発明ホログラムスキャナである。

【００６７】加えて、本発明ホログラムスキャナにおい
て、各ホログラム２、３、６は、それぞれが機能を分担
するので、複雑な収差波を含まない球面波もしくは平面
波の２光束干渉による縞、或は同心円状の縞として設計
でき、具体的に光線追跡に基づいて設計を行ったとこ
ろ、トータル光路長３５０ｍｍ、走査幅２１０ｍｍ、解
像度６００ＤＰＩ、光源の波長変動±５ｎｍの条件下
で、走査湾曲０．４ｍｍ、等速特性からの偏差±０．４
ｍｍ以内の高精度のホログラムスキャナが達成できた。

【００６８】また、モードホップ等の瞬時の波長変動
（約０．３ｎｍ）に対するスポット位置の変動は、主走
査方向、副走査方向共に約１０μｍで達成できた。

【００６９】ここで、等速特性からの偏差は下記式に
より与えられる。

【００７０】Ｘｅｒｒ＝Ｘ−Ｘｒｅｆ… 但し、Ｘｅｒｒ：等速特性からの偏差 Ｘ：走査位置 Ｘｒｅｆ：等速性を完全に満たす走査位置 である。

【００７１】なお、上記の実施例では、前置ホログラム
２に入射する光ビームを平行光としたが、入射光ビーム
の形態については特に限定されるものではなく、トータ
ルの収差を除去するために、収束光、発散光又は収差波
であってもよい。

【００７２】また、上記のようなホログラムスキャナを
実用化レベルにするためには、高回折効率は絶対条件で
ある。従って、ホログラムの波面設計はその制約下で行
われる。

【００７３】ここで、ホログラムで高回折効率を得る最
も現実的な方法の一つは、ブラッグ条件にできるだけ近
い光学系とし、少なくとも０次回折光と１次回折光以外
の光が出射しないようにすることである。すなわち、上
記の式において、α＝β、λ／ｄ＞０．７５となるよ
うに条件設定すればよい。

【００７４】上記図２の実施例は、この条件を満足する
もので、前置ホログラム２、回転ホログラムディスク１
および後置ホログラム３がほぼブラッグ条件を満足して
おり、且つ回折角Ａと回折角Ｂとの差が比較的大きく、
回折角Ｃも大きいものである。この構成で、具体的に光
線追跡法で設計した結果として、前置ホログラム２の回
折角４７．３゜、回転ホログラムディスク１の回折角２
９．５゜、後置ホログラム３の回折角２４．０゜、再生
波長７８０ｎｍがあり、この場合の波長変動１ｎｍに対
する結像点の副走査方向変位は３８μｍである。

【００７５】また、ホログラムで高回折効率を得るもう
一つの方法として、ブレーズ化がある。この場合には、
ブラッグ条件から大きく外れてもよい。ブラッグ条件を
満足している場合、回折角とホログラムの空間周波数は
ほぼ等価であるが、ブレーズを用いた場合はそうではな
らなくなる。従って、この場合に結像点の副走査方向変
位を小さくする方法は、「後置ホログラム３の回折方向
を、前置ホログラム２と回転ホログラムディスク１の空
間周波数の小さい方の回折方向と同じ方向とすること」
となる。

【００７６】ところで、図８に示すように、後置ホログ
ラム３の空間周波数が非常に小さく、回折角Ｃが小さい
場合に、波長変動に対する結像点の副走査方向変位を小
さくする条件として、「後置ホログラム３の回折方向
を、前置ホログラム２と回転ホログラムディスク１の空
間周波数の小さい方の回折方向と同じ方向とすること」
の条件を満足しない場合がある。

【００７７】しかし、このような場合でも、メリジオナ
ル面の構成とは無関係に、サジタル面において、「回折
光１９の回折方向と、回折光２０の回折方向が逆方向に
なるようになるように設定する」ことにより、また、
「後置ホログラム３が収束パワーを有する」ことによ
り、波長変動に対する結像点の主走査方向変位を小さく
できる。従って、本発明ではこのような実施形態をとる
ことも可能である。なお、図８において、図２と共通す
る部分には同一の番号を付し、詳細についは省略する。

【００７８】

【発明の効果】以上の本発明光ビーム走査装置は、前置
のホログラム、回転ホログラムディスクおよび後置のホ
ログラムの少なくとも３個のホログラムを用いる構成を
とるので、光源の波長変動がある場合に従来のホログラ
ムスキャナでは困難であった走査ビームの結像特性、湾
曲性、および等速性を同時に満足することができる。従
って、走査ビームの走査特性を向上でき、信頼性を格段
に向上できる。

【００７９】更には、ｆθレンズ等の高価な結像系レン
ズを必要とせず、ホログラムだけで走査ビームの結像特
性、湾曲性、および等速性を同時に満足することができ
るので、装置構成の小型化および大幅なコストダウンが
図れる利点がある。

【００８０】また、少なくとも３個のホログラムを用い
る場合は、各ホログラムに機能を分担させることができ
るので、各ホログラムは基本的に球面波もしくは平面波
の２光速干渉による縞あるいは同心円状の縞でよく、複
雑な収差波を必要としない。従って、ホログラムの作製
が容易になり、コストダウンが可能になる。逆に、さら
に収差波を使用することにより、光走査特性のさらなる
向上が期待できる。

【００８１】また、特に請求項２又は請求項３記載の光
ビーム走査装置によれば、光源の波長変動に起因する主
走査方向の結像点の位置変動を更に一層低減できる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明ホログラムスキャナの構成を示す斜視
図。

【図２】本発明ホログラムスキャナの走査中央メリジオ
ナル面での主光線の挙動を示す模式図。

【図３】回転ホログラムディスクのみを用いたホログラ
ムスキャナにおける波長変動時の主光線の走査中央メリ
ジオナル面での挙動を示す模式図。

【図４】回転ホログラムディスクと前置のホログラムを
用いたホログラムスキャナにおける波長変動時の主光線
の走査中央メリジオナル面での挙動を示す模式図。

【図５】回転ホログラムディスクのみを用いたホログラ
ムスキャナ又は回転ホログラムディスクと前置のホログ
ラムを用いたホログラムスキャナにおける波長変動時の
主光線のサジタル面での挙動を示す模式図。

【図６】回転ホログラムディスクと後置のホログラムを
用いたホログラムスキャナ又は前置のホログラム、回転
ホログラムディスクおよび後置のホログラムを用いたホ
ログラムスキャナにおける波長変動時の主光線のサジタ
ル面での挙動を示す模式図。

【図７】本発明ホログラムスキャナにおける波長変動時
の主光線のサジタル面での挙動を示す模式図。

【図８】本発明の他の実施例を説明するための図２同様
の模式図。

【符号の説明】

１ 回転ホログラムディスク ２ 前置のホログラム ３ 後置のホログラム ４ 像面 ５ コリメートレンズ ７ モータ ８ ミラー ９ 感光体ドラム １２ 第１回折光 １３ 第２回折光 １４ 第３回折光 １５ 結像点 １６ 半導体レーザ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走査面上を光走査する光ビーム走査装置に
   おいて、 光源からの光ビームを回折して第１回折光ビームを生成
   する前置ホログラムと、 該第１回折光ビームを更に回折して第２回折光ビームを
   生成する複数のホログラムが回転可能になったディスク
   面の周方向に複数配設された回転ホログラムディスク
   と、 該第２回折光ビームを更に回折して第３回折光ビームを
   生成する後置ホログラムとを具備し、該走査面上の走査
   中央メリジオナル断面における該第１回折光ビームの回
   折方向と、該第２回折光ビームの回折方向とが逆方向に
   なるように該前置ホログラムと、該回転ホログラムディ
   スクの該ホログラムの回折角を設定し、かつ該後置ホロ
   グラムの回折方向を、該前置ホログラムと該回転ホログ
   ラムディスクの空間周波数の小さい方の回折方向と同じ
   方向に設定した光ビーム走査装置。
2. 【請求項２】走査面上を光走査する光ビーム走査装置に
   おいて、 光源からの光ビームを回折して第１回折光ビームを生成
   する前置ホログラムと、 該第１回折光ビームを更に回折して第２回折光ビームを
   生成する複数のホログラムが回転可能になったディスク
   面の周方向に複数配設された回転ホログラムディスク
   と、 該第２回折光ビームを更に回折して第３回折光ビームを
   生成する後置ホログラムとを具備し、該走査面上のサジ
   タル面において、該第２回折光ビームの回折方向と、前
   記第３回折光ビームの回折方向が逆方向になるように設
   定した光ビーム走査装置。
3. 【請求項３】走査面上を光走査する光ビーム走査装置に
   おいて、 光源からの光ビームを回折して第１回折光ビームを生成
   する前置ホログラムと、 該第１回折光ビームを更に回折して第２回折光ビームを
   生成する複数のホログラムが回転可能になったディスク
   面の周方向に複数配設された回転ホログラムディスク
   と、 該第２回折光ビームを更に回折して第３回折光ビームを
   生成する後置ホログラムとを具備し、該後置ホログラム
   が収束パワーを有する光ビーム走査装置。