JPS59105610A - 光ビ−ム走査装置 - Google Patents

光ビ−ム走査装置

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JPS59105610A
JPS59105610A JP57216741A JP21674182A JPS59105610A JP S59105610 A JPS59105610 A JP S59105610A JP 57216741 A JP57216741 A JP 57216741A JP 21674182 A JP21674182 A JP 21674182A JP S59105610 A JPS59105610 A JP S59105610A
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JP
Japan
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plane
diffraction grating
light beam
grating
incident
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JP57216741A
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JPH0517530B2 (ja
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Masaru Noguchi
勝 野口
Hiromi Ishikawa
弘美 石川
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Priority to DE1983112423 priority patent/DE111333T1/de
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

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】 本発明は光ビーム走査装置に関し、特にホログラムを代
表とする回折格子を利用した光ビーム走査装置に関する
0、 光ビーム走査装置の中で用いられる光偏向器としては、
回転多面鋼やガルバノメータなどの機械的光偏向器、超
音波と光の相互作用を利用する音響光学的光偏向器、移
動するホログラムを利用するホログラム光偏向器、など
が従来よシ知られている。これらの中で、ホログラム光
偏向器はその構成主体であるホログラムが写真的゛なプ
ロセスや熱圧着のプロセスなどりこよって容易に大量複
製し、うろこと、ホログラム光偏向器自体に傾角誤差が
あったりウオブリングが生じてもその影響が偏向される
ビームには現われにくいこと、ホログラム自体にレンズ
作用をもだせることもできるので集束レンズを不要とす
ることも可能であること、光偏向の方向をホログラムの
運動方向とは独立に自由に選べること、などの特長をも
っており、装置の簡易化、低価格化への期待を集めてい
る。
ボログラム光偏向器の原理は、ホログラム板と再生用照
明ビームとの相対位置関係を変化させることにより、再
生される1次回折ビームの方向を変化させるものである
1、この原理を具体化するホログラム光偏向器の形態と
して、回転する球面(凸状または凹状)の回転方向に反
射型のホログラムを配列したもの、回転する円筒捷たは
角筒の側1預にポログラムを配列したもの、回転する円
板の円周方向にホログラムを配列したもの、などが知ら
れている1、 これらのうち球面上に反射型のホログラムを配列したも
のと、円筒捷たは角筒の側面にホログラムを配列したも
のは、ボロダラムーの無収差再生系を利用しているので
1走査当り10 、000点を超える解像点数を得るこ
とも可能であり、筒解像度のレーザ走査装置の構成に有
力である1、しかしながら球面や円筒の形態のホログラ
ム光偏向器を実現するためには写真乳剤、ホトレジスト
、ホトポリマーなどの感光材料全球面や円筒面上に塗布
することが必要であり、技術的困難を伴なう。また角筒
の形態のホログラム光偏向器は、個々のホログラムが平
板状に形成されるものの組・l立てるのに高い精度が要
求され、また風損が大きいために高速化に限界がある。
一方、円板の円周方向にホログラムを配列したものは、
構成が非常に簡単なので上述したような欠点もな(、実
用化に最も適した形態と考えられている。しかしこれま
でのところ、この円板の円周方向にホログラム全配列し
にものは、ホログラム光偏向器全構成する複数のホログ
ラムから種々の方向の走査線を得られるようにしてバー
コードリーダーの中に組み込んだ場合以外には実用化の
例はない。
その最も大きな理由は、1つの平面上に走査線を得よう
とすると走査線が弓形状となり、文書情報や画像情報の
記録や読み取りの装置としでは具合が悪いためである。
円板形状のホログラム光偏向器におけるこの欠点を解決
しようという試みは米国特許4.289,371号明細
書、米国特許3,721,486号明細書、及び特開昭
57−8501.8号明細書に記載されている。
米国特許4,289,371号明細書に記載され1こ方
法は、用いる光ビームの波長λと回折格子(ホログラム
)の周期d(一定)との比λ/dの値を1ないし161
8とする方法である。しかしこの方法では、例えば用い
る光ビームの波長λff10.488μmとすると、回
折格子の周期dを030μmないし0.4.9μmと゛
する必安かある。このように微細な周期をもつ回折格子
(ホログラム)′ヲ高品質に製作することは容易ではな
い。その第1の問題は、ホログラフィ露光装置の撮動や
その周囲の空気の擾乱を厳しく除去しなければならない
ことであり、上記し1こ周期のホログラフインクな格子
ノぐターン全記録月料上に忠実に露光することの難しさ
は当該技術分野に関係する者にてっては周知のことであ
る。また第2の問題は、」二記し定周期の回折格子を記
録するための実用1生のある記録材料を得ることが難し
い、ということである。
米国特許3,721,486号明細書に記載された方法
は、互に等しい速さで逆方向に回転する2つの回折格子
によって光ビーム全2度回折させる方法である。しかし
2つの回折格子を互に等しい速さで逆方向に回転させる
ためには複雑な回転伝達機構が必要になり、技術的に難
しい問題が残る′。
特開昭57−85018号明細書に記載された方法は、
互に同期して回転する2種類の回折格子(ホログラム)
によって光ビームを2度回折さ゛せる方法である。しか
しこの方法は、互に所定の関係で結ばれた2種類の回折
格子が必要であり、複雑である。
本発明の第1の目的は、ホログラムを代表とする回折格
子からなる回転板状の光偏向器金用い足元ビーム走査装
置を構成するに当り、平面上において弓形状でない直線
状の走査線を得ることにある。
本発明の第2の目的は、上記し定記1の目的を達成する
のに、比較的大きな格子周期をもつ定回折格子を用いる
ことを可能にし、もって回折格子の作成を容易にするこ
とにある。
本発明の第3の目的は、上記し定記1の目的を達成する
のに、複雑な回転伝達機構を不要にづ−ることにある。
本発明の第4の目的は、上記した第1の目的を達成する
のに、2種類の回折格子全必要とぜす、1種類の回折格
子のみで済ませることにある4、 本発明の第5の目的は、上記した第2の目的全達成する
ことにより、必ずしもホログラフィの技法を必要とせず
、ルーリングの技術にても作成しうる回折格子を用いる
ことを可能にすることにある。
本発明の第6の目的は、上記した第2の目的を達成する
ことにより、装置の信頼性を高めると共に低価格化全実
現することにある。
本発明による光ビーム走査装置は、少くとも1個の平面
回折格子を設けた回転板と、この回転板の回転軸を含む
面を入射面として前記平面回折格子に入射し、前記平面
回折格子によって回折された光ビームを前記入射面と垂
直な平面反射面によって反射させて再びMiJ記平面回
折格子に導く光学系と、ここで再度回折され足元ビーム
を走査面上に集束させるレンズとからなり、前記回転板
の回転に伴なって光ビームが走査面全走査するようにし
たこと全特徴とするものである。
以下本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明に用いられる回転板の一例である。回転
板1の上には、その回転軸2の周囲に複数個の平面回折
格子3−1.3−2゜・・・、’3−6が設けられてい
る。回折格子の数ケは必ずしも本例のように6個に限ら
れること&iす< 、1 個以上の任意の数であってよ
い。
ま1こ回折格子の格子線の方向は回転板10回転方向に
接する方向が好ましい。
回折格子は種々の方法で作成しつるが、ポログラフィの
技法で直接作成する場合全第2図で説明づ−る。表面に
記録媒体を設けた回転板1に対し、互にコヒーレントな
波長λの平面波4お。しび5全人射させる。平面波4お
よび5が干渉して形成する干渉縞を一定のマスクを通し
て所底の回数だけ露光する。この回数は回転板上に設け
るべき回折格子の数に等しく、例えば第1図のよ5に6
個の回折格子を設ける場合には6回の露光を行なう。各
露光の間に回転板全所定角度(6個の回折格子を設ける
場合には600)だけ回転する。このように露光して後
、現像など記録媒体に適し定処理を施せば所要の回折格
子が設けられ1こ回転板が得られる。露光時における2
つの平面波4お、Lび5の入射角度を、弧緋6に対して
互に対称の等しい角度αとすると、格子(干渉縞)の周
期dは、 d−λ/ (2sin α )      ・・(1)
となる。−例として平面波の波長をλ=0.488μm
入射角度をα=10°とすると、格子周期はd = 1
.4μmとなる。また格子(干渉縞)の方向は2つの平
面波4および5の主光線が作る面(第2図では紙面)に
垂直である。
第3図は本発明の第1の実施例全説明するための光学系
を示す側面図である。回転板10回転軸2を含む面金入
射面として波長λ′のコリメートされた光ビーム7を入
射させる。
づ−なわち本発明では回転軸2と入射光ビーム7とを含
む面とじ゛て入射面を定義する。第3図では一般性全失
うことな(入射面全紙面内射角度゛d′を d−λ’/ (2sin (1’Q    、、12)
で決まる角度に設定すると、格子の方向が入射面(第3
図では紙面)に垂直な状態のときに回折されて生ずる光
ビーム8aの回折角もd′となり、この光ビーム8aも
入射面内にある。しかし、回転板1の回転に伴なって格
子の方向が入射面に垂直な方向から変化した状成分をも
つ。このことは光ビーム8bが入射面に垂直な方向に偏
向されること全意味する。
ところが光ビーム8bは、入射面に垂直な方向に偏向さ
れるのと同時に入射面への投影角度βも格子の方向と共
に変化してd′とは等しくな(なる。このために走査面
において走査線が直線から偏倚し、弓形状化全生ずる。
本発明では、走査面における走査線の弓形状化を軽減、
もしくは除去するために、回折格子によって1度回折さ
れて生じ1こ光ビーム奮再びその回折格子に導き、再度
回折させる。第3図で示した第1の実施例では光ビーム
8aおよび8b金、入射面に垂直な2個の平面反射面9
および10により再度回折格子3に導(のであるが、特
に好ましいのは2個の平面反射面9および10が互に直
角となるように配置される場合である。このとき光ビー
ム8aが再び回折格子3に導かれた時も入射面(第3図
の紙面)内にあり、その再入射角はα′であるので、再
度回折格子3によって回折されて生じる光ビームlla
の回折角もα′となる。一方光ビーム8bが再び回折格
子3に導かれた時の入射面への投影角度はβであり、再
度回折格子3によって回折されて生じる光ビームllb
の入射面への投影角度d′は極めてαIに近い値に4る
。このことは、光ビーノ、1 ]、 aおよび11・゛
b全集束レンズ13によって走査面14に集束させた時
、Y方向に関してはS゛同一位置15に光点が形成され
、従って走査線の弓形状化が大幅に軽減されることを示
す。
次に、上記本発明の第1の実施例の効果全第3図を参照
しながら説明するっ具体的な数値例として回折格子の格
子周期1d=1.4μm1走査に用いる光ビームの波長
全λ’ = 0.488μmとする。、この場合、(2
)式に上記した値を代入することにより、入射光ビーム
7の入射角はd’=10°と設定される。集束レンズエ
3として、それに入射する光ビームの入射角度に比例し
足元点を生するように作られたいわゆるfθレンズを用
いるとし、走査面14上に描かれる走査線の軌跡を求め
ると、走査面の所定走査方向をX軸、それに垂直な方向
Iy軸とし、これらの座標全集束レンズ13(fθレン
ズ)の焦点距離fで正規化しに場合第4図Bの2Vうに
なる。本発明によらず、回折格子3で1度回折された光
ビーム8aおよび8 b fその辛ま集束レンズ]3で
集束して走査線を描かせた場合の軌跡は第4図Aのよう
になるーこれにより本発明によって走査線の弓形状化が
大幅に軽減されることがわかる一 本発明は第1の実施例以外の条件でも効果的に実施しつ
る。例えば回折格子に入射させる光ビームの入射角全0
0に設定する、すなわち垂直に入射させる場合で、第1
の実施例よりも一層勝れた効果が得られる。第3図全参
照して述べるならば、入射する光ビーム70入射角d/
−t ooとする場合である。この時走査面上に描かれ
る走査線の軌跡は第4図Cに示されるように一直線にな
り、弓形状化は全(生じない。
また第1の実施例では、第3図に示したように反射面が
互に垂直な2個の反射面9および10によって光ビーム
を回折格子に再度導いたが、2個の反射面は必ずしも互
に垂直でなくてもよい。要は1度目の回折によって生じ
た光ビーム8aおよび8bの入射面への投影角度の差が
、再度回折格子に導かれ1こ時の入射面への投影角度の
差として再現されればよい。また当然のことながら、反
射面の数は2個に′限られることはな(、さらに反射面
としては光学ガラスの基板の素面あるいは裏面に反射膜
を設けたものやプリズムの全反射を利用したものなど種
々の具体例がある。
さらに回折格子全作成する方法は、ホロググラフィの技
法を直接適用する方法ばかりでなく、1枚の原ホログラ
ムを用(・て写真的に複製したりレプリカを作成する方
法や、全くホログラフィの技法とは別にルーリングの技
法によつ件作成したり、それを原板としてレプリカを作
成1−る方法が採用できる。
さらにまた回折格子が設けられる回転板は必ずしも円形
で・な(でもよく、多角形であってもよい。
このようにして本発明によil、は回折格子を利用した
回転板形状の光偏向器を用し・た光ビーム走査装置にお
いて、走査線の弓形状化を大幅に軽減、あるいは完全に
除去することができる。
また走査線の弓形状化を補正するに際して比較的大きな
格子周期(実施例では格子周期d二1.4μmの場合を
述べた)の回折格子を用いることができ、回折格子の作
成が非常に容易になって種々の技法で対応できる。
さらに本発明では1枚の回転板を回転させればよいので
、複雑な回転伝達機構を必要としない。
さらにまた本発明では1種の回折格子のみで走査線の弓
形状化を補正でき、簡単である。
以上述べたように本発明によれば高性能で高い信頼性の
光ビーム走査装置全、簡易に低、価格で実、現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に用いられる回転板の一例を示す平面図
、第2図は本発明に用いられる平面回折格子’t (’
:I’:成する一方法を示す側面図、第3図は本発明σ
)第1の実施例を説明する光学系全示す側面図、 第4
図は本発明による走査線の弓形軟化補正の効果を説明す
る特性図である。 1・′・・・・・回転板 2・・・・・・回転軸3 ・
・・・回折格子 9,1o・・・・・・平面反射面13
・・・・・・集束レンズ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 少くとも1個の平面回折格子を設けた回転板、前記回転
    板の回転軸を含む面を入射面として前記平面回折格子に
    入射し、前記平面回折格子によって回折された光ビーム
    を前記入射面と垂直な平面反射面によって反射させて再
    び前記平面回折格子に導く光学系、および、再U nJ
    記千面回折格子によって回折された光ビームを走査面上
    に集束させるレンズからなる光ビーム走査装置。
JP57216741A 1982-12-10 1982-12-10 光ビ−ム走査装置 Granted JPS59105610A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57216741A JPS59105610A (ja) 1982-12-10 1982-12-10 光ビ−ム走査装置
EP83112423A EP0111333A1 (en) 1982-12-10 1983-12-09 Light beam scanning apparatus
US06/560,004 US4632499A (en) 1982-12-10 1983-12-09 Light beam scanning apparatus
DE1983112423 DE111333T1 (de) 1982-12-10 1983-12-09 Lichtstrahlabtasteinrichtung.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57216741A JPS59105610A (ja) 1982-12-10 1982-12-10 光ビ−ム走査装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59105610A true JPS59105610A (ja) 1984-06-19
JPH0517530B2 JPH0517530B2 (ja) 1993-03-09

Family

ID=16693200

Family Applications (1)

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JP57216741A Granted JPS59105610A (ja) 1982-12-10 1982-12-10 光ビ−ム走査装置

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JP (1) JPS59105610A (ja)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5785018A (en) * 1980-11-17 1982-05-27 Yokogawa Hokushin Electric Corp Optical scanner

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5785018A (en) * 1980-11-17 1982-05-27 Yokogawa Hokushin Electric Corp Optical scanner

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JPH0517530B2 (ja) 1993-03-09

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