JPS5872181A - ホログラム光学系 - 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】 コノ発明は、ホログラムを用いた光走査１ｉｖｉにおい
て、ホログラム紀碌時と再生特上で異なる波長を使用し
た場合に生ずる収差を補正したホログラム光学系に関す
る〇 製作り容易さ、高解側Ｌコストの低さ等の利点により、
半導体レーザを光源とし、回転板上に配設したホログラ
ムによって走査を行う光炬食装置が注目されている。

しかし、ホログラムの記録を例えばＡｒレーザで行い、
再生を半導体レーザで行う場合には、轟然、記鎌時と再
生時とでは使用光の波長は異なることとなる。また現在
市販されている半導体レーザでは、商品仕様として波長
が７８０情とされていても、実際には７７５需〜７８５
ｚｓ鴨ｔｏ波長範囲のバラツキが見られるのが実情であ
る０このため商品仕様としては同じ発振波長を持つ半導
体レーザを用いても、記録時と再生時とは使用波長が異
なる結果となるのが普通であるにＤような便用［畏■相
違は、一般に再生像に非点収差を生ずることが知られて
おり、これによるスポット径■増加が問題となる〇こυ
発明は、記鍮時と再生時の波長Ｏ相違に応じてホログラ
ムへの再生光の入射角を変える仁とによって上記υよう
な収差を補正しようとするもυである。

１１１図はこυ発明を実施する半導体レーザを光源とす
るホ冒グラムスキャナ■基本的構成を示す概念図で、回
転デスク１０上には回転中心１１に対して同心円上にホ
ログラム１２が複数個配置されている０半導体レーザ２
０から出射したビーム２１はカプリングレンズ２２によ
って平行光束２３となり、回転デスク１０上のホログラ
ム１２に入射して回折集束されるにυと負回転デスクｌ
Ｏが矢印入方向に回転すれば回折ビーム１は矢印Ｂ方向
に走査されるＯここで用いられるホログラム１２θ記録
系を第２図に示す。参照光源Ｒと物体光源０はＸ−２Ｓ
Ｆ−面内に置かれ、参照波は発散球面波、物体波は収束
球面波であり、共に波長λ０■コヒーＶント光である。

参照光源Ｒとホログラム中心と■距離をＲ，、光源Ｒと
ホログラム中心を結ぶ−と２＠υなす角をαＲ１物体光
源０とホログラム中心とυ距離を烏、光源０とホログラ
ム中心を結ぶ線とｚ＠Ｏなす角を勾とする。Ｈはホログ
ラム１碌材料である〇 一方、第３図は上記り配縁系で配置されたホログラム記
録系生系を示しており、再生照明光ｇｌＣと再生光Ｏ収
束点ＩはＸ−２平面内にある・源Ｃとホログラム中心と
の距離をへ、光源Ｃとホログラム中心を結ぶ線と２軸の
なす角をαＣ１回折光収束点■とホログラム中心との距
離をＲ１収束点ｌとホログラム中心を結ぶ線と２軸Ｏな
す角をαＩ　とする〇 こＯようなホログラム■記録・再生系においては、一般
に軸外近軸津として２つの線像が得られることが知られ
ている□Ｘ−２平面を子午面としたときｐ球欠像点（ｙ
−ｚ面内Ｏ米＠Ｖ収束点）をｌＳ、子午像点（ｘ−Ｚ面
内■光線Ｏ収束点）をＩＭとし、ホログラム中心から工
Ｓ％ＩＭまでの距離をそれぞれＲｌｍ、ＲＩＭとすれば
、次式が成立する◇ １　１　　　１　ｌ □＝□＋μ（−−−）　　　　　・・・・・・（１）Ｒ
ｌｓ　　爬　　　Ｒｏ　　胤 ｓ　１ｎａｌｘｓ　１ｎａｃ＋＃　（ｌ　１ｎａ６−　
ｓ　ｌｎａ、）　　　　−・…（３）ただし、式中μ唸
再生時と記録時υ波長の比、すなわちμ＝λＣ／λ。と
じ、角度α。、αＲ１α。、Ｃ１はＺ軸に対し反時計回
りを正、時計回りを負とし、Ｂｏ、”Ｒ−Ｒｃ％　ＲＩ
は２方向の収束光を正１発牧光を負、平行光を無限大と
する。

上式において　ＲＩｓ　＝ＲＩＭとなる条件を探せば、
その条件によって再生光集束点の非点収差は補正される
こととなる’　ＲＩｓ　”　ＲＩＭ　”　Ｒ１とおき、
Ｒ１，Ｃ１を消去すればｇｉｎαＣに関する下記１ ■二次方程式が得られ蔦〇 上式中、ＲＲ，Ｒ８、Ｃ８、α。はホログラム記録系に
よって決定されているって、再生照明光源とホログラム
Ｈの中心とＤ距離Ｒｃを定めておけば、非点収差を補正
するため■再生照明光υホログラムへＯ入射角度α、が
算出できる。

以下具体例について説明する。

ＷＮ２図に示すホログラムＯ記録系は、物体光をも＝２
１６■、αｏ＝４５　Ｔ）収束球面波、参照光をＲｋｃ
＝ω、αＲ＝　０υ平面波として、両光束の干渉縞をホ
ログラム１碌材料１２に配置する。

これらＯ物体光、参照光は波長λ０．例えば７８０惰の
１’）υコヒーレント光源４０から放射され、通常■よ
うにハーフミラ−４１によって分割されな２つの光束４
２，４３が用いられる◎こ’Ｄ！５Ｋして作られたホロ
グラム１２を参照光と同じ秦件ｐ再生照明党、すなわち
、　Ｒｃ＝＝−αｃ−０λａ−７８０ｍで照明すれば、
ホログラムによる回折光はＲｌｍ　２１６−　α１鴛４
５υ一点に集束する・ しかし、再生ＷＩＡ＃４光源位置をＲｃＭ−ω　αｃ＝
０としても、照明光波長λＣが７８０ｍと異なっていれ
ば、上述■ように再生像は非点収差を持つ。

そこで、　Ｒｃｅｇ−としたまま、ホ鴛グラムＨへＯ入
射角度屯を（４）式を満足するように定めれば、再生像
の非点収差は補正される。こＶガでは、再生照明光光源
が発振波長７７５−ｙｗ＋！Ｚ）半導体レーザであり、
そυ出射ビームをカップリングレンズによ妙平行光とし
て照明するとすれば、（４）式を満足するには　αＣ＝
α２６としなければならない。すなわち、ホログラムへ
の照明光り入射角度ｆｏから０２６にずらせれば非点収
！！のない再生像を得ることが出来る。

第５図は、第４図について説明したと同じ条ノ 件で作製したホログラムを、　Ｒｃ＝　ａｏ　、αｃａ
　ＯＯ再生照明光で照明したとき、照明光の波長が７７
０１〜７９０膚の範囲で変化すれば回折光’ｐｗ１ｍ位
置がどれ友けずれるかを示したもυである、球欠會点１
８にはずれがないが、子午像点ＩＭは±４ｔａａＤずれ
が生ずる。

第６図は、上記と同＊Ｄ条件で、照明光り波長が７７０
慴〜７９０ｍＤ範囲で変化し九とき、これに対応して〜
４）式を満足するαＣがどのように変化するかをボした
もυである。照明光波長り変化に応じてホログラムへυ
入射Ａ［ｔｏ、５２点収差を補正する条件を満すことが
出来る。

また、１１！４図の記録系において、光源４０として発
振波長４８８憧のＡｒ）レーザを便用し、再生を発振波
長７８０＊ｓＤ半導体レーザを行いて行った場合はαｃ
＝　　２５．０３となる。

＠７図は、上記りように、照明光波長Ｖ変化（応じてホ
ログラム１２へυ入射角度を変化させることの出来るホ
ーグラム光学系の１例を示すもって、第４図に示す記録
系で１８：製したホログラム１２’７）再生系である。

半導体レーザ５０は温度制御され、動作中一定温度に保
たれ、発振波長は安定している。レーザ５０から出射さ
れた発数ビームはカプリングレンズ５１によって平行ビ
ームｖＣｆ換され、可動ミラー５２で反射されて内被α
Ｃでホログラム１２に入射する０入射角度αＣはレーザ
５０の発振波長λＣに対しく４）式を満足するよう（設
定されている。可動ミラー５２はホログラム１２と平行
に移動可能であり、移動と共にそＯふれ角θも照明光が
常にホログラムＨｖｃ入射するよう変化する。ホログラ
ムＯ記録光の波長が７８０−のとき、半導体レーザ５０
の発振波長が７８０ｓｓであれば可動ミラー５２は５２
＆Ｄ位置にあり、ふれ角θは４５でα。＝０υ照明光を
ホログラムに入射させる発振波長が７８０媚より長くな
れば可動ミラー５２は５２ｂ’７）方向へ移動し、ふれ
角θもこれに伴って大きくなる０逆に発振波長が７８０
ｍより短くなれば可動ミラーは５２＆から５２の方向に
移動し１、ふれ角θは４？より小さくなる。

この発明によれば、上記りように、発振波長にバラツキ
があり、一般には非点収差によって小さいスポットが得
られない半導体レーザな用い、照明光学系中に配置した
１枚のミラーυ位置とふれ角ｖｖ＃整の与で非点収差を
補正することが出来たものである０

【図面の簡単な説明】

第１図はホログラムスキャナＤ基本構成を示す概念図、
第２図、ｌｉｇａ図はホログラムの記録系、再生系の光
学的配置図、Ｉ！ｉＩ４図はホログラム記録系２）ｌ実
施例、鶴５図は照明光波長による再生ｇＩ！■非点収差
図、第６図は同じく非点収差を補正するための再生光の
入射角と照明光波長との関係図、第７図は非点収差補正
を実施する再生系の１例の光学配置図である。 １０：回転デスク　１２；ホログラム　２０：半導体レ
ーザ　２２：カブリングレンズ４１：ハーフミラー 特許出願人　法式会社　リコー Ｘ　第３図 算　　５”　　　　１７；　ｆｉ　（Ｊ、Ｎ　（７”＋
ず、３□０、発振波長（ｎｍ） 発振波長（ｎｍｌ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 再生照明用光源であるレーザおよびホログラムから表り
   、該レーザの出射ビームをホログラムに入射させ、集束
   ビームに変換するホログラム再生系であって、ホログラ
   ム記録光と再生用Ｖ−ザＯ出射光の波長Ｏ１！に、応じ
   て再生照明光のホログラムへの入射角を変化させること
   を特徴とするホログラム光学系