JPH05289017A

JPH05289017A - 光走査装置

Info

Publication number: JPH05289017A
Application number: JP8899192A
Authority: JP
Inventors: Fumio Yamagishi; 文雄山岸
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は特にホログラムを用いた光走査装置
にに関し、光源の光の波長の変化があっても、主走査方
向の走査ビームの位置ずれ、副走査方向の走査ビームの
位置ずれを、ともに補正でき、また、装置の小形化、低
価格化ができることを目的とする。【構成】光源２よりの光ビームが照射されるホログラ
ムディスク１を回転することにより、ホログラムディス
ク１を通過して出射する光ビームを走査する光走査装置
において、ホログラムディスク１の光ビームの入射側と
光源２との間に、光源２よりの光ビームの波長の増大に
対応して、ホログラムディスク１へのビームの入射位置
をホログラムディスク１の中心側にずらし、かつ、ホロ
グラムディスク１へのビームの入射角度を減少させる光
学部１０を配置する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光走査装置に係り、特に
ホログラムを用いた光走査装置に関する。近年、ホログ
ラムを用いた光走査装置、例えば、バーコードリーダ用
スキャナ、レーザプリンタ用スキャナ、光ヘッド等が研
究開発されている。ホログラムを使用する場合、光源よ
りの光の波長が変化すると回折方向が変化し、走査ビー
ムの位置ずれ、あるいは、フォーカスぼけが生じる。こ
のため、従来、波長の安定なレーザ（Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ、波長安定レーザ）が用いられてきた。

【０００２】しかし、装置の小形化、低価格化等の要求
から、市販の半導体レーザ、あるいは、発光ダイオード
を用いることが望まれており、これら、波長変化がある
光源を用いる場合に生じる走査ビームの位置ずれ、フォ
ーカスぼけ等の問題の解決が必要とされている。

【０００３】

【従来の技術】図７は、ホログラムを用いた光走査装置
の説明図を示す。同図中、２は光源である半導体レーザ
で、レーザ光を出射する。３はレンズで、半導体レーザ
２からの光を平行光線に変換する。１はホログラムディ
スクで、レンズ３から入射される光を回折し、走査面に
結像させる。７はモータで、ホログラムディスク１を回
転させる。

【０００４】ここでは、ホログラム１は、再生時の再生
用レーザ光の波長より短い波長のレーザ光を用い、発散
球面波と発散球面波の干渉によって露光し、再生時は、
収束球面波によって再生するものとする。このホログラ
ム１を用いる型の光走査装置を、単一ディスク型スキャ
ナと称する。以下、この単一ディスク型スキャナをホロ
グラムスキャナと記す。

【０００５】図８はホログラムスキャナの、走査の説明
図を示す。同図に示すように、半導体レーザ２から出射
されたレーザ光は、レンズ３によりホログラムディスク
１に照射され、ホログラムディスク１の回転によって、
走査面上を主走査方向であるＸ方向に直線で走査され
る。このようなホログラムスキャナでは、主走査方向、
主走査と垂直な副走査方向（Ｙ方向）ともに、走査ビー
ムの位置ずれが生じないことが望ましい。

【０００６】しかし、ホログラムスキャナでは、レーザ
光の波長の変化に伴い、副走査方向、および主走査方向
に出射ビームが変化する。図７では、レーザ光の波長が
増加すると、副走査方向のビーム位置がＡ点からＢ点に
ずれることを示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この走査ビームの位置
ずれに関し、副走査方向の走査ビームの位置ずれを補正
する方法が、特開昭６２−２３４１１７の公報に開示さ
れている。図９は、この副走査方向の走査ビームの位置
ずれの補正を行うホログラムスキャナの説明図を示す。
同図中、図７と同一構成部分には同一符号を付す。同図
のホログラムスキャナでは、ホログラムディスク１の前
段にホログラムレンズ２１を配置する。

【０００８】このホログラムレンズ２１が副走査方向の
回折成分を補正するため、副走査方向の走査ビームの位
置ずれを補正できる。図９の点線で示されるように、レ
ーザ光の波長が増加すると、ホログラムディスク１への
入射角度が変化するため、副走査方向の走査ビームの位
置ずれは生じない。しかし、この補正方法では、主走査
方向の走査ビームの位置ずれは、補正できない。

【０００９】ホログラムスキャナでは、光源の光の波長
の増加に伴い、主走査方向の走査ビームの位置が走査中
心に対して外側にずれる。即ち、走査幅が増大する。図
１０は、この副走査方向の補正を行う従来装置におい
て、光源の光の波長が１ｎｍの増加したときの、主走査
位置と主走査方向の位置ずれとの関係を示す。

【００１０】同図から分かるように、走査中心から１１
０ｍｍの位置において、主走査方向に１７０μｍの位置
ずれが生じる。半導体レーザの波長とび（モードホッ
プ）は約０．３ｎｍであるから、２モードの変化によっ
て、１００μｍも位置がずれる。これは、位置ずれの許
容値２５μｍを越えている。

【００１１】また、副走査方向と主走査方向の両方の走
査ビームの位置ずれを補正する光走査装置が特開昭６３
−２５３３２４の公報に開示されている。この光走査装
置は、ホログラムディスクの光ビーム入射側に主走査方
向の走査ビームの位置ずれを補正する回折格子を配置
し、ホログラムディスクの光ビーム出射側に副走査方向
の走査ビームの位置ずれを補正する光学系を配置したも
のである。しかし、この光走査装置では、ホログラムデ
ィスクの光ビーム出射側にｆ−θレンズやホログラムプ
レート等の光学系を配置することが必要なため、光学系
全体の寸法が大きくなり、装置のコストも高くなる。

【００１２】このように、従来の副走査方向の走査ビー
ムの位置ずれを補正する光走査装置では、主走査方向の
走査ビームの位置ずれを補正ができないという問題があ
った。また、副走査方向と主走査方向の両方の走査ビー
ムの位置ずれを補正する光走査装置では、ディスク後段
にｆ−θレンズやホログラムプレート等の光学系を配置
することが必要なため、光学系全体の寸法が大きくな
り、装置のコストも高くなるという問題があった。

【００１３】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
もので、光源の光の波長の変化があっても、主走査方向
の走査ビームの位置ずれ、副走査方向の走査ビームの位
置ずれを、ともに補正でき、また、装置の小形化、低価
格化ができる光走査装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源２よりの
光ビームが照射されるホログラムディスク１を回転する
ことにより、ホログラムディスク１を通過して出射する
光ビームを走査する光走査装置において、ホログラムデ
ィスク１の光ビームの入射側でホログラムディスク１と
光源２の間に、光源２よりの光ビームの波長の増大に対
応して、ホログラムディスク１への光ビームの入射位置
をホログラムディスク１の中心側にずらし、かつ、ホロ
グラムディスク１への光ビームの入射角度を減少させる
光学部１０を配置する。

【００１５】

【作用】単一ディスク型スキャナでは、光源２の光の波
長が増大すると主走査方向の走査ビームの位置が走査中
心に対して外側（＋Ｘ方向）にずれ、副走査方向の走査
ビームの位置は、−Ｙ方向にずれる。一方、ホログラム
ディスク１へのビームの入射位置をホログラムディスク
１の中心側へずらすと、主走査方向の走査ビームの位置
が−Ｘ方向に変化する。なお、副走査方向の走査ビーム
の位置ずれに関しては、従来より、光源２の光の波長の
増大に対応して、ビームの入射角度を減少させること
で、補正できることが知られている。

【００１６】このため、本発明では、光学部１０が光源
２の光の波長の増大に対応して、ホログラムディスク１
へのビームの入射位置をホログラムディスク１の中心側
にずらし、かつ、ホログラムディスク１へのビームの入
射角度を減少させている。

【００１７】また、光学部１０は、ホログラムディスク
１の光ビーム入射側と光源２の間に配置され、構成も簡
素であるため、光学系全体を集中して配置でき、構成も
簡素化できる。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の第１実施例の説明図を示す。
同図中、図７と同一構成部分には同一符号を付し、適宜
その説明を省略する。本実施例は、主走査方向、及び副
走査方向の走査ビームの位置ずれを補正する機能を持っ
たホログラムスキャナである。

【００１９】図１において、２は光源である半導体レー
ザで、レーザ光を出射する。３はレンズで、レーザ２か
らの光を平行光線に変換する。主走査方向、及び副走査
方向の走査ビームの位置ずれを補正する光学部１０は、
第１のホログラム４、第２のホログラム５、及びレンズ
６から構成される。光学部１０は、ホログラムディスク
１の光ビーム入射側で、ホログラムディスク１とレンズ
３の間に配置される。ホログラムディスク１は、光学部
１０から入射される光を回折し、走査面に結像させる。

【００２０】７はモータで、ホログラムディスク１を回
転させる。また、図１において、θ ₁、θ₂は、ホログ
ラムディスク１への光ビームの入射角度を示す。

【００２１】図２は、ホログラムディスク１への光ビー
ムの入射位置と、主走査方向の走査ビームの位置変化の
関係を示す。同図で、横軸は、基準となるビーム入射位
置からホログラムディスク１の中心側へ入射位置をずら
したときの、ずらし距離ΔＲで、縦軸は、ずらし距離Δ
Ｒに対応した、主走査方向の走査ビームの位置変化であ
る。

【００２２】この図から、ビームの入射位置をディスク
中心側へずらしたとき、主走査方向の走査ビームの位置
が走査中心側（−Ｘ方向）に変化することが分かる。こ
のことは、ビームの入射位置をディスク中心側へずらす
ことによって、光源の光の波長の増大による主走査方向
の走査ビームの位置ずれ（＋Ｘ方向）を補正できること
を示している。

【００２３】一方、副走査方向の走査ビームの位置ずれ
に関しては、従来から、光源２の光の波長の増大に対応
して、光ビームの入射角度θを減少させることで、補正
できることが知られている。

【００２４】第１実施例では、ホログラム４、ホログラ
ム５、及びレンズ６から構成される光学部１０が、光源
の光の波長の増大に対応して、光ビームの入射位置をホ
ログラムディスク１の中心側へずらしており、同時に、
光ビームの入射角度θを減少させている。このため、主
走査方向の走査ビームの位置ずれと、副走査方向の走査
ビームの位置ずれの両方を補正することができる。

【００２５】図１において、ホログラム１に入射するビ
ームのうち、点線のビームは、実線のビームよりも、レ
ーザ光の波長が増加した場合で、レーザ光の波長が変化
しても走査ビームの位置ずれが生じないことを示してい
る。

【００２６】第１実施例では、ホログラム４とホログラ
ム５は同一の、等ピッチの平面波格子で、互いに平行に
配置されている。ホログラム４では、レーザ光の波長の
増大に対応して、回折角が大きくなり、出射ビームは、
図１の実線から点線のように変化する。ホログラム５で
は、ホログラム４から出射された光ビームを回折させ、
図１のように、レーザ光の波長の増大に対応して、光軸
をホログラムディスク１の中心側へ平行移動させて出射
する。

【００２７】このように、ホログラム４とホログラム５
は、レンズ３から入射された平行光のビームの光軸を、
レーザ光の波長の増大に対応して、ホログラムディスク
１の中心側へずらし、結果としてホログラムディスク１
への入射位置を中心側へずらす働きをする。

【００２８】レンズ６は、ホログラム５からの平行光を
レンズ６の焦点に向けて収束させる。ホログラム４とホ
ログラム５が、レーザ光の波長の増大に対応して、ビー
ムの光軸をホログラムディスク１の中心側へずらしてい
るため、レンズ６を通ったビームは、光源２の光の波長
の増大に対応してビームの入射角度θがθ₁からθ₂に
減少する。

【００２９】以上のようにして、ホログラム４、ホログ
ラム５、及びレンズ６から構成される光学部１０によ
り、主走査方向の走査ビームの位置ずれと、副走査方向
の走査ビームの位置ずれの補正ができる。

【００３０】次に、第１実施例の具体例について説明す
る。ホログラムディスク１は下記の条件で作成する。ホ
ログラムディスク１は、発散球面波と発散球面波の干渉
によって作成する。作成光源の光の波長は、３２５ｎｍ
で、２個の作成光源の光位置は、ホログラムディスク１
の回転中心軸上９４．１３ｍｍ、及び半径６０ミリの位
置の法線上９４．１３ミリである。再生光源は、波長７
８０ｎｍの半導体レーザとする。

【００３１】再生光源は収束球面波とし、ホログラムデ
ィスク１の半径３０ｍｍの位置に角度４６．７８６°で
入射する。また、再生光源からホログラムディスク１ま
での距離、及びホログラムディスク１からの収束距離
は、ともに２３７ｍｍとする。

【００３２】図３は、本条件で作成したホログラムディ
スク１についての、再生光源の光の波長変化（＋１ｎ
ｍ）に対する、主走査方向の走査ビームの位置ずれ、及
び副走査方向の走査ビームの位置ずれの補正条件を示
す。同図から、１ｎｍの波長の増加に対しては、光ビー
ムの入射位置を３．８ｍｍホログラムディスク中心側へ
ずらし、かつ、光ビームの入射角度θを０．６９８°減
少させることで補正ができることが分かる。

【００３３】この補正を実現する例として、ホログラム
４とホログラム５の回折角を７０°とし、ホログラム４
とホログラム５を８５ｍｍの距離で平行に配置し、レン
ズ６の焦点距離を２２０ｍｍ〜２４０ｍｍの値とする例
があげられる。この例では、は波長１ｎｍの増加に対し
て、ホログラム５では、２．６ｍｍホログラムディスク
１の中心側へ光軸がずれる。このずれは、ホログラムデ
ィスク１への入射位置の、中心側への３．８ｍｍのずれ
となる。

【００３４】図４は、従来の副走査方向のみの補正を行
う装置と、第１実施例において、レーザ光の波長が１ｎ
ｍ増加したときの、主走査方向、及び副走査方向の走査
ビームの位置ずれを示す。同図から分かるように、従来
装置では、主走査方向の走査ビームの位置ずれΔＸが大
きいのに対し、本実施例では、主走査方向の走査ビーム
の位置ずれΔＸを極めて小さい値とすることができてい
る。また、副走査方向の走査ビームの位置ずれΔＹは、
本実施例では、従来装置と同様に小さい値となってい
る。

【００３５】図５は、本発明の第２実施例の説明図を示
す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、
適宜その説明を省略する。同図において、光学部１０
は、第１のホログラム４と第３のホログラム１１から構
成される。ホログラム４は、本発明の第１実施例のホロ
グラム４と同一のものである。ホログラム１１は、本発
明の第１実施例の、ホログラム５とレンズ６の機能を併
せ持つものである。即ち、ホログラム４から出射された
光ビームを回折すると同時に、ホログラムディスク１で
回折されたときに走査面上に収束するように、光ビーム
を収束させる。

【００３６】第２実施例における、レーザ光の波長変化
に対する主走査方向の走査ビームの位置ずれ、及び副走
査方向の走査ビームの位置ずれに対する補正の効果は、
第１実施例と同様である。第２実施例では、レンズ６が
不要で、光学部１０の構成が第１実施例よりも簡素であ
るため、より装置の小形化、低価格化が可能である。

【００３７】図６は本発明の第３実施例の説明図を示
す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、
適宜その説明を省略する。半導体レーザでは、１°の温
度変化に対して、平均して０．２ｎｍ程度の波長変化を
生じる。このため、半導体レーザの温度変化が大きい場
合は、第１実施例、又は第２実施例の補正方法に加え
て、±０．５°程度の温度調節を行うことが望ましい。

【００３８】第３実施例は、この半導体レーザの温度調
節を行うものである。同図において、温度調節手段３０
は、温度検出部３１、発熱部３２、及び温度調節回路３
３から構成される。温度検出部３１は、光源である半導
体レーザ２の温度を検出する。温度検出回路３３は、温
度検出部３１の検出する温度が一定になるように、発熱
部３２の発熱を制御する。発熱部３２は、発熱により、
半導体レーザ２に熱を伝える。この温度調節手段３０の
働きによって、半導体レーザ２の温度を例えば±０．５
°程度の範囲に調節することができる。

【００３９】上記の第１〜第３実施例では、光学部１０
が光源である半導体レーザ２の波長の増大に対応して、
ホログラムディスク１への光ビームの入射位置をホログ
ラムディスク１の中心側にずらし、かつ、ホログラムデ
ィスク１への光ビームの入射角度θを減少させている。
このため、半導体レーザ２の波長の変化があっても、主
走査方向の走査ビームの位置ずれ、副走査方向の走査ビ
ームの位置ずれを、ともに補正することができる。

【００４０】また、補正を行うための光学部１０を含む
光学系全体を簡素化できるため、装置の小形化、低価格
化ができる。

【００４１】また、第２実施例では、光学部１０をホロ
グラム４とホログラム１１の２枚のホログラムで構成す
るため、より装置の小形化、低価格化が可能である。

【００４２】また、第３実施例では、温度調節手段３０
により、半導体レーザ２の温度を調節するため、半導体
レーザ２の温度変化が大きい場合にも、走査ビームの位
置ずれの補正を適正に行うことができる。

【００４３】なお、本発明は、上記の実施例に限られ
ず、半導体レーザ以外の光源の光の波長変化に対して
も、適用可能である。

【００４４】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、光学部が
光源の光の波長の増大に対応して、ホログラムディスク
への光ビームの入射位置をホログラムディスクの中心側
にずらし、かつ、ホログラムディスクへの光ビームの入
射角度を減少させるため、光源の光の波長の変化があっ
ても、主走査方向の走査ビームの位置ずれ、副走査方向
の走査ビームの位置ずれを、ともに補正でき、また、光
学系全体を集中して配置でき、構成も簡素化できるた
め、装置の小形化、低価格化ができる等の特長を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の説明図である。

【図２】ビームの入射位置と主走査方向の位置変化の関
係を示す図である。

【図３】走査ビームの位置ずれの補正条件を示す図であ
る。

【図４】従来装置と本発明の走査ビームの位置ずれを示
す図である。

【図５】本発明の第２実施例の説明図である。

【図６】本発明の第３実施例の説明図である。

【図７】光走査装置の説明図である。

【図８】走査の説明図である。

【図９】従来の位置ずれの補正を行うホログラムスキャ
ナの説明図である。

【図１０】従来装置の主走査方向の位置ずれを示す図で
ある。

【符号の説明】

１ホログラムディスク２半導体レーザ３レンズ４ホログラム５ホログラム６レンズ７モータ１０光学部１１ホログラム２１ホログラム３０温度調節手段３１温度検出部３２発熱部３３温度調節回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源（２）よりの光ビームが照射される
ホログラムディスク（１）を回転することにより、該ホ
ログラムディスク（１）を通過して出射する光ビームを
走査する光走査装置において、該ホログラムディスク（１）の光ビームの入射側と前記
光源（２）との間に、前記光源（２）よりの光ビームの
波長の増大に対応して、該ホログラムディスク（１）へ
の光ビームの入射位置を該ホログラムディスク（１）の
中心側にずらし、かつ、該ホログラムディスク（１）へ
の光ビームの入射角度を減少させる光学部（１０）を配
置したことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】前記光学部（１０）は、光源（２）より
の光ビームが入射され、その波長の増大に対応して、出
射する光ビームの回折角度を大きくする第１のホログラ
ム（４）と、該第１のホログラム（４）からの光ビーム
を回折し、該第１のホログラム（４）に入射する光ビー
ムと平行に出射する第２のホログラム（５）と、該第２
のホログラム（５）からの光ビームを、該ホログラムデ
ィスク（１）から出射された光ビームが走査面上に結像
するように収束させるレンズ（６）とから構成されるこ
とを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】前記光学部（１０）は、光源（２）より
の光ビームが入射され、その波長の増大に対応して、出
射する光ビームの回折角度を大きくする第１のホログラ
ム（４）と、該第１のホログラム（４）からの光ビーム
を回折し、かつ、該ホログラムディスク（１）から出射
された光ビームが走査面上に結像するように収束させる
第３のホログラム（１１）とから構成されることを特徴
とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項４】前記ホログラムディスク（１）は、発散
球面波と発散球面波の干渉により作成されたことを特徴
とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項５】前記光走査装置は、光源（２）の温度を
調節する温度調節手段（３０）を有することを特徴とす
る請求項１記載の光走査装置。