JPS582819A - 光走査装置 - 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】 本発明は光走査装置、よｐ詳しくは光ビームを用いホロ
グラムによ〉光走査する装置いわゆる本田ダツムスキャ
ナに係）、ディスク上に配列したホログラムによ）、等
連かつ直ＶａＯ＊査會実現しうるホ四ダラムＪ今ヤナに
関する。

従来技術において、ホーグラムスキャナを用いて勢速か
つ直線走査を行うについては、例えば特開１８５６−１
１４２８号および特開１８５６−１１４２９号に開示さ
れ友技術における如く、ホログラム搭載体を円筒型（ト
ロイダルタイｌ・スキャナ）Ｋすることが提案された。

しかし、かかるトロイダルタイｌ・スキャナにおいては
、ホログラムを円筒面上に作成することは容易てなく、
またホログラムのは９合わせなどがなし難いだゆでなく
、かかるスキャナは例えば光源をホログラム搭載体の上
方に配置した９するために、スベーＸをと夛すぎる。更
に、全体としての構造設計がかな〕難しいものＫなると
いう欠点がある。

他方、ディスク上のホログラムによｐ光を偏向させる装
置にお−て、回折光をいわゆるｆ、＃レンズを通して照
射し、走査される回折光の収束点の軌跡の外側の円弧を
縮めることも考えられる。

しかし、かかるレンズの設計はかｔ、ｔｙ難しく、それ
を製造するについて紘コストが高くなるということに加
えて、光量減衰（損失）の問題も６１）、実用に適しな
い。

本発明の目的は、等速かつ直線走査をなしうる製作が比
較的簡単なディスク製の光走査装置を提供するにある。

ホログラムを用いる走査が等速になされることを実現す
ゐために、従来技術におりては、物体波を球Ｗ妓とし、
参照波を平面波としてホログラムを作成し九のに対し、
本発明においてはホログラムを作成する１ｉｊＫ、物体
波を球面波とし、参照波を円筒波とするものである。か
くして、従来例におりては回折格子が同心円であ−）た
もの（回折光の収束点の外側のものの速度が早い回折格
子）を、干渉縞の形が歪んだ楕円状となるように変形し
、それによりて回折光の向きを外向きにする。

ディスクを用い直−走査をなすについて、本発明におい
ては、再生の際にホログラム作成に用いた波長と異′１
にゐ液長Ｏ光を用いる技術を利用する。

ホログラムが、アルノンレーデの波長４！７．９鳳ｍの
光を用ｉて作成され九とすると、ホログラムの再生に際
しては、波長７８Ｇ謁の半導体レーザを渉縞の間隔、λ
は光の波長、θは回折角）から、回折角を大にするには
λを大にすればよいことに着目し、ホログラム作成時Ｏ
λよりも大なる適轟なλを選ぶことによ）、直線走査を
可能にした。

かくすることによって、２００−の走査をなすプリンタ
ーに高さ方向と走査方向Ｏ変動量が０．１■の範囲内に
ある走査が可能な光走査装置を提供することが可能にな
った。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

本願の発明者は、次の事項を検討した。円状のゾーンプ
レート・ホログラム、例えば球面ｔＩＬｔ−物体波とし
て、ま九参照波を平面波壜たは球面波とする軸対称光学
系によル得られるホログラムでは、少なくともディスク
戯では等速直線走査は！！現しえないから、円筒波を参
照波とすることによシ歪んだ楕円に近いゾーン：グレー
トを用意する。

また、等速かつ直線状の走査を任意の寸法のディスクで
実現する丸めには、波長比を変える必費がある。更に、
円筒波（参照波）をオフセットすることにより、波長比
選択の自由度が得られるようＫする。

縞ＩＩＪないし第３図を参照して、等速かつ直線Ｏ＊査
會得る方式について説明する。第１図１、′　ホーダフ
五會搭載したディスク（以下簡略してディスクという）
Ｋよシ光走査を得るシステムの構成を示すもので、ディ
メタ１上で半径ｒの円周上にホ四ダラムチツｆ２が配置
されている。レーデ党３をホロダラムチνグ２に入射す
ると、ホログラムの呵折Ｉ々ターンにより光が偏向され
、スクリーン４上にビームが照射される。デ（ヌク１を
回転すると、ホログラム上の点ｌ、ム、Ｃに対応して１
′、ム′、Ｃ′に矢印で示されるビームが走査する。

このときムＩＢＩが直線かつ等速であるためには、下記
（１）　、　（２）式の条件が満たされなければならな
ｉ。

座標系を、嬉１ｗＡに示す如□く、ディスク１の中心を
原点（０）として（、ｘ　ｅ　ｙ　）座標を作）原点０
からスクリーン４壜での距離をＬ・、原点Ｏに対応する
ヌクリーン４上Ｏ点０′管原点としてヌクリＳ− 一ン上に（Ｘ’ｓ　Ｆつの座標系を作る。ｉた、ディス
クの回転角０をｙ軸からの角度としてとる。回折方向を
ビーム偏向角β（２軸と偏向ビームのなす角）および偏
向方向角（ｙ軸からのビームの回転角）αで表わす。

ディスク回転角θに比例してヌクリーン４上でビームが
走査されなければならないから、等速直線条件は、 Ｌ、−β―α−Ｃ，＃　　　　＋＋・・・・（１）Ｌ、
−β（２）αｚ　（、＝・・・（２）で与えられる。た
だし％　Ｃ１ｅ　Ｃｍは定数。

（１）　、　（２）式から次式が得られる。

−αＷ　Ｃ３＃　　　　　　　”・−・の）（８）の式
に適合するホログラム条件を検討し良結呆、円状Ｏゾー
ングレートでは−αの＃に対する変化は−）式を満足し
えないこと、（３）式を満足させるためには、第２図に
示す如く、球面９Ｂと円筒波６を用いてホログラムを作
成すれによいことが確認された。

第１図の装置に用いるホログラム作成の光学系６一 を示す第２図−）と伽）　（（ａ）は夏方向に見え場合
、（ｂ）ｔｉｙ方向に見え場合を示す〕において、球面
波５および円筒液６０焦点距離と位相関数をそれぞれＺ
ｓｅ／１オよびΦ１Φｔとし、（ｘ、ｙ）座標を同図に
示す如く球面波５の中心を原点とするようにとると、２
つの光波の位相差は次式で与えられる。

図において、２はホ關グラムチッ／、５′は球面レンズ
、６′は円筒レンズである。

ΔΦ＝Φ、・Φｔ ・・・・・・（４） 良だしλ。社ホロダ２ム作成時の波長。

ディヌタ中心をＸｗｘＱ、ｙ＝−ｙムーｒにとると、デ
ィスク回転角０、半＠ｒにおける点の（ｘ、ｙ）座標は
、 干渉縞は、ΔΦ＝２ｎπ　よシ 〆’　＋　７’　＋　Ｚ　ｓ　−ｍ　＝ｆｓ−ｆｔ十ｎ
λ。　−（６）Ｋより与えられる。干渉縞の接線方向が
Ｘ軸となす角をα′とすると、α′は で与えられる。従って、第゛１図に示した偏向方向αは
、 α−θ＋α′−θ十ｍ−’　　（ｄｙ　／　ｄｘ　）　
　　　　−＝（８）で与えられる。

従って、−αは、（ｓ）　、（７）、（８）式によシ、
ｆ、ＪｔＴｒム、ｒをパラメータ（助変数）とし、−を
変数として与えられる。計算の結果これらパラメータを
適轟に選ぶことによシ、（３）式を満足する／ｌパラメ
ータ組が得られ友。

第４図に（３）式を満足するノ４ラメータの組を示し九
。同図において、横軸にｒ４／　ｒ　＃縦軸にｒ、／４
をとり九場合、同図のｉ群に定められるｆｔ／ｆ。

の値をとれば（３）式が満足される。すなわち、３つの
・４ラメータ（ｆＪ　ｆ１ｒｈ／　ｆｍ−ｊａ／　ｒ　
）　Ｏ組合せＫ　Ｘ　）　Ｑｌ）式を満たす条件が得ら
れる。ここで、（３）式の定数Ｃ，は、 Ｃ１−ｇ（ｆしｑｍｅ　’Ａ／／ｌ　＃　％／ｒ　）で
与えられる。なお、ｃｍ　Ｉｄディスタ囲転角に対する
偏向方向の変化割合を示し、Ｃｓ　　が大なるほど走査
の効率が良い。

この組合せ（ｆ＠／ｆ１ｒｈ／ｆ１．　ｒ４／’　）　
　において、更にＱ）式を満足させることによシ勢速直
線走査が得られる。

（２）式における回折角Ｉは、（４）式の位相関数よシ
、再生時の波長をλ凰として、 ・・・・・・Ｏ（参 ―Ｉ−呂ｇ（７１η　　　　　　　・−・噌で与えられ
る。ここで、 Ｓ日λ、／λ０　　　　　　　　　　　　・・・・・・
斡９− とおいた。

（５）、０１〜０４式よシ、―βは、８　＃　ｆ＠＋　
７１＋　ｒｊ。

ｒをパラメータとし、０を変数として与えられる。

ココア（３）式の条件によＦ）　（ｆＪｆｔ、　ｒ、／
ｆ１ｒ、／ｒ）の組合せは限定されているが、Ｓを適尚
に選ぶことにより、（２）式を近似的に満足する条件が
存在す。

ることか確認された。それ祉第４図に破線で示される。

すなわち、第４図の破線は（２）式を満足するＳＯ値を
示す。

以上によシ、ホログラム作成において球面波と円筒波を
用−１再生において波長を変えることによ〕、第４図に
示した適切な（８、ｆＪｆｔ＊　ｒＡ／ｆ１ｆ／ｆ、’
）の組によシ、等速かつ直紡の走査が行われることが判
明した。

第５図には、本発明の光走査装置を用いて得られた光走
査の１例が線図で示される。焦点距離１１区５０．３−
の球面波とｆｔ＝’８０．６　ｍの円筒波を用い、波長
４５７．９ｎｍＣ）アルプンレーデでホログラムを作成
する。ホログフム中心からｒｌツ２０．１ｎｍ　　の位
置のホログラムを利用し、ディスク半径１０− Ｔ會５０■とする。

再生時には、波長７８０　ｎｍ　の半導体レーデを用い
ると、液長変換比λ、／λｃｍｌ、７Ｑが得られる。

スクリーン４とディスク１０間の距離ＬＩｔＳＯＯ１と
して第５図に示す走査軌跡が得られた。実際の走査幅は
第５図に示されるものの２倍すなわち４０Ｇ鱈であり良
。このときの走査方向位置変動は０．１箇以下、直線性
線±０．１５−以下で、プリンターとして社良好に使用
可能である。

＃１６図に示される本発明の他の実施例においては、ホ
ロダツ五作成時の円筒波をオフセットした場合のホログ
ラム作成の光学系が示される。オフセット角Ｐを変える
ことによ）、波長変換比のより小なる条件で勢適直線走
査が得られた。なお同図において、５′社球面レンズ、
６′社円筒レンズ、２はＩｓ１図に示され九ホ゛ログ２
ムチツブである。

第７図には、上記したオフセット角Ｐを２０°と□し友
場合の勢速直線走査条件が線図で示される。

１４ｍ１ｏＩＩ図に比べ、より小なる波長変換比におい
て勢連直總走査がなされうることが理解される。

例えば、ヘリウム・ネオン（Ｈ・−Ｎ・）レーデ（波長
λｃ＝６３２．８ｍｍ）でホログラムを作成し、半導体
レーデ（波長λ１Ｌ−７８０ａｍ　）で再生する場合の
波長変換比λ１／λ、は１．２３であシ、オフセット角
２０°の場合の方が光学系の寸法誤差に対するマージン
が広くとシうる。

以上に説明し喪如く、本発明によると、ディスク型のホ
ログラムスキャナにょ）郷迷電紡走査が可能とな〕、光
学系の簡素化、ホログラムスキャナの製造コストの低減
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

８１図は本発明の光走査装置の原理を示すための装置の
概略斜視図％Ｍ２図は第１図の装置に用いられるホログ
ラム作成の光学系を示す断面的説明図、第３図はホログ
ラムによる偏向特性を示す説明図、第４図は等迷電線走
査条件を示すｍ図、第５図は本発明の装置によって得ら
れた等速ｍ線走査の結果を示す１図、＃！６図は円筒波
をオ７セ１へ、 クトする場合のホログラム作成光学系の説ＢＡ図、第７
図は円筒波をオフセットし良場合の勢迷電−走査条件を
示す線図である。 １・・・ホログ２ムディ、、ヌク、２・・・ホログラム
チツノ、３・・・再住光、４・・・スクリーン、５・・
・球面波、５′・・・球面レンズ、６・・・円筒波、６
′・・・円筒レンズ。 特許出願人　富士通株式会社 １３−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ディスク上に形成されたホ酵ダツムチッグに
   よ如光を偏向させる装置において、艙ホログラム紘、物
   体波を球Ｗｉ鋏とし参ａｍを円筒波として作成され、再
   生鋏の皺長紘皺ホロダツム作成時の波長と異なることを
   特徴とする光走査装置。
2. （２）　　腋ホ四ダラムは、オフセットされ九円筒波を
   参照波とし、球面波を物体波として用いて作成され良こ
   とｔ−特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光走査装
   置。