JPH08122691A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホログラムを用いた光走査装置において、解
像度の低下による画質劣化を防止する。 【構成】 ホログラムディスク１０とプリズム１３との
屈折率を等しくし、プリズム１３をホログラムディスク
１０の入射面３７に近接して配置することにより、プリ
ズム１３の入射面３５を等価的にホログラムディスク１
０の入射面とみなすことができる。すなわち、入射レー
ザ光１８はホログラムディスク１０の入射面に垂直入射
することと等価となり、従来のように斜め入射によって
生じる収差の発生を防ぐことができ、これによって、回
折光２０を感光体ドラム４０上に微小スポットとして集
光でき、解像度の低下を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光走査装置さらに詳細
にはホログラムディスクを用いた光走査装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、ホログラムを用いた光走査装
置は図１１に示すように、半導体レーザ１０１と、集光
レンズ１０２と、円筒レンズ１０３と、ホログラムディ
スク１０４と、反射ミラー１０５、１０７と、ホログラ
ムレンズ１０６と、モータ１２２とから構成されてい
る。半導体レーザ１０１からの出射光は、集光レンズ１
０２によって例えば平行光とされた後、円筒レンズ１０
３で副走査方向に収束され、入射レーザ光１３０として
ホログラムディスク１０４のホログラムファセット１１
２に照射される。ホログラムファセット１１２で回折さ
れた回折光１３１は、反射ミラー１０５で反射され、ホ
ログラムレンズ１０６で感光体ドラム１２０上に集光さ
れる。ホログラムディスク１０４はモータ１２２の回転
軸に取り付けられており、その回転駆動に伴ってホログ
ラムディスク１０４が回転することにより、ホログラム
ディスク１０４のホログラムファセット１１２にて回折
されたレーザ光の一次回折光が、感光体ドラム１２０上
をその長手方向に直線走査する。すなわち、ホログラム
ディスク１０４においてレーザ光の偏向が行われる。

【０００３】ホログラムファセット１１２は図１２のよ
うにホログラムディスク１０４の片面すなわち回折面１
２７に表面の凹凸の形状、すなわち表面レリーフとして
形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
のようにレーザ光１３０はホログラムディスク１０４の
ホログラムファセット１１２が形成されている出射面１
２７とは反対側の入射面１２８からホログラムディスク
に対し４５゜前後の角度で入射する。入射したレーザ光
１３０は入射面１２８で屈折し、ホログラムファセット
１１２に達するが、ホログラムディスクに対し斜めに入
射するため、円筒レンズ１０３を出射後の各光線の光路
長が大きく異なりホログラムファセット１１２の位置に
おいて収差が生じる。これにより、回折光１３１にも収
差が発生するため、ホログラムレンズ１０６で回折光１
３１を感光体ドラム１２０上に集光しても微小スポット
が得られず、解像度の低下、画質の劣化が生じるという
問題があった。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、ホログラムを用いた光走査装置
において、解像度の低下による画質劣化が生じない光走
査装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項１に記載の発明の光走査装置は、レーザ光を発
するレーザ光源と、レーザ光源からのレーザ光を受けそ
のレーザ光の収束状態または進路を所定の収束状態また
は進路に設定する設定手段と、設定手段によって設定さ
れたレーザ光が入射され、そのレーザ光をホログラムフ
ァセットで回折するホログラムディスクと、ホログラム
ディスクへ向かう入射レーザ光の進路上に配置され、入
射面が設定手段からのレーザ光の光軸とほぼ垂直であ
り、出射面がホログラムディスク面と平行であるプリズ
ムとを備えている。

【０００７】また、請求項２に記載の発明の光走査装置
では、前記プリズムと前記ホログラムディスクの屈折率
が等しいあるいはほぼ等しくなっている。

【０００８】更に、請求項３に記載の発明の光走査装置
では、前記プリズムの出射面と前記ホログラムディスク
の入射面が近接して配置されている。

【０００９】そして、請求項４に記載の発明の光走査装
置では、前記プリズムが反射面を有する。

【００１０】次に、請求項５に記載の発明の光走査装置
では、前記プリズムの入射面が曲率を有する。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する請求項１に記載の発明の光
走査装置においては、レーザ光源がレーザ光を発する。
設定手段は、レーザ光源からのレーザ光を受けそのレー
ザ光の収束状態または進路を所定の収束状態または進路
に設定する。プリズムは、ホログラムディスクへ向かう
入射レーザ光の進路上で、設定手段からのレーザ光がそ
の光軸とほぼ垂直な入射面で入射され、そして、レーザ
光がホログラムディスク面と平行な出射面からレーザ光
を出射する。ホログラムディスクは、設定手段によって
設定されたレーザ光が入射され、そのレーザ光をホログ
ラムファセットで回折する。

【００１２】また、請求項２に記載の発明の光走査装置
では、プリズムとホログラムディスクの屈折率をほぼ等
しくしているため、プリズムの入射面を等価的にホログ
ラムディスクの入射面とみなすことができ、入射レーザ
光がホログラムディスクの入射面に垂直入射することと
等価となる。

【００１３】更に、請求項３に記載の発明の光走査装置
では、プリズムの出射面とホログラムディスクの入射面
が近接して配置されており、その空隙によって発生する
収差の影響を減少させる。

【００１４】そして、請求項４に記載の光走査装置は、
プリズムが反射面を有するため、プリズム入射面から入
射したレーザ光を反射面で反射させてから出射面から出
射させる。

【００１５】次に、請求項５に記載の光走査装置では、
プリズムの入射面が曲率でレーザ光を収束する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１７】本発明を好適に適用した光走査装置は図１
に示すように、レーザ光源である半導体レーザ１５と、
半導体レーザ１５から出射したレーザ光を略平行光とす
るコリメートレンズ１６と、コリメートレンズ１６から
の略平行光をホログラムディスク１０の円周方向に垂直
な方向、すなわち、副走査方向に収束して入射レーザ光
１８とし、ホログラムファセット１２上に集光する円筒
レンズ１７と、入射レーザ光１８を回折するホログラム
ファセット１２が形成されたホログラムディスク１０
と、ホログラムディスク１０と円筒レンズ１７の間に配
置されたプリズム１３と、ホログラムディス１０からの
回折光２０を感光体ドラム４０上に集光するホログラム
レンズ１９と、ホログラムディスク１０を回転させる回
転駆動手段であるモータ２２とから構成されている。な
お、本実施例ではコリメートレンズ１６と円筒レンズ１
７によって設定手段が構成されている。また、回折光２
０の光路を変換するために反射ミラー３１、３２が用い
られている。

【００１８】ホログラムレンズ１９は副走査方向にパワ
ーを有するため、ホログラムファセット１２で回折され
発散光となった回折光２０を感光体ドラム４０上に微小
スポットとして集光する。また、感光体ドラム４０の長
手方向に平行な方向である主走査方向については、ホロ
グラムファセット１２に入射するレーザ光１８は略平行
光とされており、回折光２０についてもホログラムレン
ズ１９で副走査方向とは異なったパワーで収束され、走
査線４０上に微小スポットとして集光される。なお、こ
のようなホログラムレンズ１９の集光作用により、偏
心、ホログラムディスク１０の面振れや半導体レーザ１
５の波長変動に伴う回折角の変動も補償することができ
る。

【００１９】ここで、プリズム１３において、入射面３
５はコリメートレンズ１６と円筒レンズ１７によって構
成される設定手段の光軸に垂直となっている。一方、出
射面３６はホログラムディスク１０の入射面３７と平行
となっている。

【００２０】ホログラムファセット１２は図２の拡大図
に示すようにホログラムディスク１０の出射面３８に表
面の凹凸、すなわち表面レリーフとして形成されてい
る。入射レーザ光１８は、ホログラムディスク１０の入
射面３７から入射し、ホログラムファセット１２で回折
される。ここで、ホログラムディスク１０とプリズム１
３とを同一材料、例えば、ガラスあるいは樹脂、望まし
くはポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、アモルファ
スポリオレフィン樹脂等で形成し、屈折率を等しくし、
さらに、プリズム１３をホログラムディスク１０の入射
面３７に近接して配置することにより、プリズム１３の
入射面３５を等価的にホログラムディスク１０の入射面
とみなすことができる。

【００２１】すなわち、入射レーザ光１８はホログラム
ディスク１０に垂直入射することと等価となり、従来の
ように斜め入射によって生じていた収差の発生を防ぐこ
とができ、これによって、回折光２０を感光体ドラム４
０上に微小スポットとして集光でき、解像度の低下を防
ぐことができる。なお、プリズム１３はホログラムディ
スク１０の入射面３７に近接して配置されているため、
その空隙によって発生する収差の影響は小さい。また、
ホログラムファセット１２はホログラムディスク１０の
出射面３８に形成されているため回折光にはホログラム
ディスク１０内の光路長の差による収差は発生しない。

【００２２】以上、本発明の一実施例を図１乃び図２を
用いて詳細に説明したが、本発明は以上詳述した実施例
に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲
で種々の変更を加えることができる。

【００２３】プリズム１３は、入射面３５が設定手段の
光軸に垂直であり、出射面３６がホログラムディスク１
０の入射面３７と平行であれば、その形状や設定手段の
配置については特に限定されない。例えば、図３に示す
ように、プリズム５１の入射面５３と出射面５４とを配
置し、入射面５３から入射したレーザ光１８を反射面５
５で全反射させた後、出射面５４から出射させてもよ
い。これにより、例えばコリメートレンズ１６および円
筒レンズ１７で構成される設定手段の光軸をホログラム
ディスク１０の面と平行に配置することができる。これ
により、半導体レーザ１５、コリメートレンズ１６、円
筒レンズ１７が図１で示したようにホログラムディスク
１０に対し斜め下方に張り出すことがなくなり、光走査
装置全体を薄型化することができる。

【００２４】さらに、図４（ａ）に示すようにプリズム
５１を実線で示した位置から点線で示した位置に平行移
動させることにより、レーザ光１８のホログラムファセ
ット（図示せず）への入射位置も６０から６１へと平行
移動する。また、同図（ｂ）のようにプリズム５１を回
転させることにより、レーザ光１８のホログラムファセ
ット（図示せず）への入射角を変化させることができ
る。このように、ホログラムファセト１２への入射位置
および入射角度をプリズム５１の平行移動および回転で
制御することができ、入射位置の調整が容易となる。

【００２５】また、プリズムの形状は三角形に限定され
るわけではない。例えば、図５のような入射面６６、出
射面６７、反射面６８を備えたプリズム６５を用いても
よい。これによりプリズム６５の体積が減少し、軽量
化、低コスト化を実現することができる。

【００２６】また、図６のように入射面７１、出射面７
２、反射面７３を有するプリズム７０を用い、入射面７
１に垂直な光軸をホログラムディスク１０の面に対し平
行な方向からずらして配置してもよい。また、図７のよ
うにプリズム５１と円筒レンズ７８とを密着して配置さ
せてもよい。

【００２７】また、図８のようにプリズム８０の入射面
８１に曲率をもたせ、例えば、円筒レンズと同様の作用
（レーザ光の収束）を行わせてもよい。これにより部品
点数を少なくすることができる。また、ホログラムディ
スク８３の厚さは均一である必要はなく、反り等を小さ
くするため、部分的に厚さを変化させてもよい。また、
その他の光学素子についても限定はなく、例えば、反射
ミラー８５等を付加し、光路の折り曲げを増やすことに
より光走査装置の小型化を行ってもよい。

【００２８】また、プリズムの出射面とホログラムディ
スクの入射面との距離は特に限定されないが狭い方が望
ましい。また、ホログラムディスクとプリズムの屈折率
は等しい方が望ましいがこれに限定されるわけではな
い。例えば、ホログラムディスクを樹脂で、プリズムを
ガラスで構成する等その屈折率が異なってもよい。この
場合も両者の屈折率が近い方が望ましい。また、プリズ
ム、ホログラムディスクの各入射面、出射面に反射防止
等のコーティングを行ってもよい。また、プリズムの反
射面に金属膜等をコーティングしてもよい。

【００２９】また、光走査装置の構成も上述の各実施例
で説明したようなプリズムを有するものであれば特に限
定されない。例えば、入射レーザ光１８を主走査方向に
も収束するようにしてもよい。また、入射光学手段とし
て円筒レンズを用いず、集光レンズのみとし、発散光あ
るいは収束光をホログラムファセットに入射させてもよ
い。また、これらの光学素子を用いず、図９に示すよう
に、ホログラムディスク１０の前方に設定手段としての
ホログラムレンズ９１あるいは前置ホログラム等の光学
素子を配置してレーザ光の進路を変更するようにしても
よい。また、適当なホログラムディスクを用いることに
よりホログラムレンズ１９を用いなくてもよい。このよ
うに設定手段およびホログラムディスクから感光体ドラ
ムまでの光学系についてはこれ以外にも様々な組合せが
可能である。

【００３０】ホログラムディスクの構成についても表面
レリーフ型等のようにディスクの一方の面に局在した形
状であれば特に限定されない。例えば、図１０（ａ）の
ようにガラス等の基板９３の上にフォトポリマー樹脂等
でホログラムファセット９４を形成してもよい。また、
同図（ｂ）のようにホログラムディスク１０のホログラ
ムファセット１２側に保護層９５等を設けてもよい。

【００３１】また、ホログラムファセット１２における
レリーフ深さについては限定しないが、その回折効率を
３０％以下としてもよい。表面レリーフ型ホログラムに
おいて、回折効率を３０％以下とすればレリーフの深さ
をそのピッチよりも小さくすることができ、射出成形等
による複製が可能となるため、生産性が向上し、安い価
格で提供することができる。

【００３２】また、レーザ光源としては半導体レーザ１
５に限定されず、例えば、ガスレーザ、固体レーザ等を
用いてもよい。また、これらのレーザの第２高調波等を
用いてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
請求項１の光走査装置では、プリズムの入射面は入射レ
ーザ光の光軸とほぼ垂直であり、また、出射面はホログ
ラムディスク面と平行であるため、ホログラムディスク
に垂直入射することとほぼ等価となり、斜め入射によっ
て生じるホログラムファセット面における入射レーザ光
の収差を小さくすることができる。これにより、回折光
の収差も小さくなるため、回折光を感光体ドラム上に微
小スポットとして集光でき、解像度の低下を防ぐことが
できる。

【００３４】また、請求項２に記載の発明の光走査装置
では、プリズムとホログラムディスクの屈折率をほぼ等
しくしているため、プリズムの入射面を等価的にホログ
ラムディスクの入射面とみなすことができ、入射レーザ
光がホログラムディスクの入射面に垂直入射することと
等価となり、ホログラムファセット面における入射レー
ザ光の収差をさらに小さくすることができる。

【００３５】更に、請求項３に記載の発明の光走査装置
では、プリズムの出射面とホログラムディスクの入射面
が近接して配置されており、その空隙によって発生する
収差の影響を減少させ、ホログラムファセット面におけ
る入射レーザ光の収差をさらに小さくすることができ
る。

【００３６】そして、請求項４に記載の光走査装置は、
プリズムが反射面を有するため、プリズム入射面から入
射したレーザ光を反射面で反射させてから出射面から出
射させることにより、設定手段の光軸をホログラム面に
平行に配置することができ、光走査装置の薄型化が可能
となる。

【００３７】次に、請求項５に記載の光走査装置では、
プリズムの入射面が曲率でレーザ光を収束するので、設
定手段のレーザ光を収束する円筒レンズ等が不要となり
構成が簡単となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光走査装置の一実施例を示す要部側面
図である。

【図２】本発明の光走査装置の一実施例を示す部分拡大
図である。

【図３】本発明の光走査装置の他の実施例を示す部分拡
大図である。

【図４】プリズムによる入射位置の制御を説明する部分
拡大図である。

【図５】本発明の光走査装置の他の実施例を示す部分拡
大図である。

【図６】本発明の光走査装置の他の実施例を示す部分拡
大図である。

【図７】本発明の光走査装置の他の実施例を示す部分拡
大図である。

【図８】本発明の光走査装置の他の実施例を示す要部側
面図である。

【図９】本発明の光走査装置の他の実施例を示す部分拡
大図である。

【図１０】本発明の光走査装置の他の実施例であるホロ
グラムディスクを示す要部断面図である。

【図１１】従来の光走査装置の構成を示す要部側面図で
ある。

【図１２】従来の光走査装置の構成を示す部分拡大図で
ある。

【符号の説明】

１０ ホログラムディスク １２ ホログラムファセット １３ プリズム １５ 半導体レーザ １６ コリメートレンズ １７ 円筒レンズ １８ 入射レーザ光 ２２ 回転駆動手段 ３５ プリズム入射面 ３６ プリズム出射面 ３７ ホログラムディスク入射面 ３８ ホログラムディスク出射面 ５５ プリズム反射面 ８０ プリズム入射面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を発するレーザ光源と、 前記レーザ光源からのレーザ光を受けそのレーザ光の収
   束状態または進路を所定の収束状態または進路に設定す
   る設定手段と、 前記設定手段によって設定されたレーザ光が入射され、
   そのレーザ光をホログラムファセットで回折するホログ
   ラムディスクとを有する光走査装置であって、 前記ホログラムディスクへ向かう入射レーザ光の進路上
   に配置され、入射面が前記設定手段からのレーザ光の光
   軸とほぼ垂直であり、出射面が前記ホログラムディスク
   面と平行であるプリズムを有することを特徴とする光走
   査装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光走査装置であって、前
   記プリズムと前記ホログラムディスクの屈折率が等しい
   あるいはほぼ等しいことを特徴とする光走査装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の光走査装置において、前
   記プリズムの出射面と前記ホログラムディスクの入射面
   が近接して配置されていることを特徴とする光走査装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の光走査装置において、前
   記プリズムが反射面を有することを特徴とする光走査装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の光走査装置において、前
   記プリズムの入射面が曲率を有することを特徴とする光
   走査装置。