JPS59201017A - 光ビ−ム走査装置 - Google Patents

光ビ−ム走査装置

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JPS59201017A
JPS59201017A JP58076509A JP7650983A JPS59201017A JP S59201017 A JPS59201017 A JP S59201017A JP 58076509 A JP58076509 A JP 58076509A JP 7650983 A JP7650983 A JP 7650983A JP S59201017 A JPS59201017 A JP S59201017A
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JP
Japan
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hologram
conversion element
facet
wave surface
scanning
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JP58076509A
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Fumio Yamagishi
文雄 山岸
Shinya Hasegawa
信也 長谷川
Hiroyuki Ikeda
池田 弘之
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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    • 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
    • G02B26/106Scanning systems having diffraction gratings as scanning elements, e.g. holographic scanners
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G02B27/0031Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for scanning purposes

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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】 (a)発明の技術分野 本発明は光ビーム走査装置に係り、とくにホログラムに
よる回折効果を用いる光ビーム走査装置に関する。
(b)技術の背景 近年、P OS (Paint−of−sale )シ
ステムにおけるバーコード読取装置、あるいはレーザプ
リンタ等においてボログラムによる回折効果を利用した
光ビーム走査方式が用いられている。
この方式によれば、従来の回転ミラーを用いる光ビーム
走査方式に比して高速の走査が可能であり、また広い走
査幅を得るための光学系の構成が比較的小型かつ簡単に
なる等の利点を得ることができる。
上記のようなホログラムを利用した光ビーム走査方式を
用いる装置においては、例えばレーザプリンタ等に見ら
れるように、一般に走査面における光ビームに高い解像
度が要求され、走査光ビーム径を可及的に小さくするこ
とが必要とされるのであるが、広い走査幅を得るために
該走査面とポログラムディスクとの間の距離を大き(す
ると解像度が低下する伸開がある。
(C)従来技術と問題点 本発明者等は、ポログラムの作成時に感光面に入射する
平面波を垂直方向からすらすことによって上記解像度の
低下を改善可能なことを見出した(特開昭53−759
50)。さらに本発明らは、走査面上における光ビーム
結像点を点光源とする発散波を走査用ホログラムに逆方
向に照射して得られる回折波と、別の波面との干渉によ
って形成されたホログラムを波面変換素子として用い、
光ビームを該波面変換素子を介して走査用ホログラムに
対して入射させることによって非点収差を低減する方法
を提案したく特願昭57−54448)。
一方、光源として半導体レーザを用いた場合、該半導体
レーザ素子の温度変化によって出力光の波長が変動し、
その結果、走査面上での光ビーム位置が変動し、走査精
度が低下する点が問題とされ、その解決方法として、ホ
ログラムディスクによる光ビーム回折方向と逆傾向の方
向に光ビームを回折する機能を付されたホログラム板を
該レーザ光源と該ホログラムディスクの間に定置する方
法が提案されている(特公昭56−70517)。
上記従来の方法においては、前記波面変換素子の作成お
よびごれを用いた走査において特別な光学系を用怠する
必要があること、あるいは前記ホログラム板に対して光
ビームを垂直に入射させるように走査装置を構成する必
要があること等のために、装置がニス1−高になり、ま
た、使用条件に対する制約を生しる等、実用化上障害と
なる欠点を有していた。
+d+発明の目的 本発明は上記従来の方法における問題点を解決し、かつ
走査面における収差の発生および半導体レーザ光源の波
長変動に基づく走査位置変動の双方が防止された光ビー
ム走査装置を提供可能とすることを目的とする。
(e)発明の構成 本発明は、ホログラムファセットから構成されるホログ
ラムディスクを用いる光ビーム走査装置において、該ホ
ログラムファセットと同一のホログラムが形成された波
面変換素子を光源と該ホログラムディスクとの間に固定
して設け、該波面変換素子を介して該ポログラムディス
クに走査用光ビームを入射させることを主たる特徴とし
、この場合、ホログラムディスクと該波面変換素子とを
平行かつ近接させ、かつまた該波面変換素子に対する入
射ビームを該ホログラムディスクからの出射ビームの方
向から微少角ずらして入射させることによって、あるい
は該波面変換素子に対する入射ビームをホログラムディ
スクからの出射ビームの照射点近傍に集束するビームと
するか、あるいはまたホログラムディスクと該波面変換
素子との間にその透過率が入射角に対して依存性を有す
るフィルタを設けることによって、透過光(0次回折光
)を分離可能とすることを特徴とする。
(f)発明の実施例 以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明に係る光ビーム走査装置の概要構成を示
す図であって、例えば半導体レーザ等の光源(図示省略
)から出射され、レンズ(図示省略)によって集束され
た光ビーム1が軸X−Xを中心として矢印方向に回転す
るホログラムディスク2に入射し、ここで走査面3、例
えばレーザプリンタにおける静電記録用ドラム方向に回
折され、符号31で示したように走査線上を移すノする
。一般に光ビーム走査装置においては、走査面上で光ビ
ームを高速度で反復走査する必要から、該諧ロクラムデ
ィスク2は符号21で示したようなファセ・ノドと称さ
れる部分から構成されており、ホログラムディスク2の
回転にともなって光ビーム1の照射位置を該ファセット
21が通過するごとに1走査が行われる。なお、レーザ
プリンタにおけるように、光ビームが走査面3上で同一
方向の直線上を反復走査される場合には、ホログラムデ
ィスク2上に同一のファセット21が配置されることに
なる。
本発明の光ビーム走査装置においては、ホログラムディ
スク2に平行かつ近接して波面変換素子4が設けられて
いる。該波面変換素子4は前記ファセット21と同一の
ホログラムが形成されており、光ビーム1の光路上に固
定されている。第2図は波面変換素子4近傍を中心とし
た断面における光ビーム1の光路を示した図であって、
入射光ビーム1は波面変換素子4で回折され、回折光1
1となる。μ回折光11はホログラムディスク2上のフ
ァセット21に入射してさらに回折され、回折光12と
なる。このように波面変換素子4が存在することによっ
て、走査面上における光ビームの非点収差および該光ビ
ームの波長変動に基づく走査位置の変動が防止されるの
である。以下にその原理を詳細に説明する。
第3図に示すように、一般に球面波Sをホログラムディ
スク2のファセット21に入射させると、走査面3上に
おける投射ビームRには収差DSを生じる。これを避け
るためには、第4図に示すようなくその回折光が走査面
上の一点Pに集束するような波面Qをファセット21に
入射すればよい。このような波面Qを得るには、ファセ
ット21に対して出射光波面Rと共役な波面Rcを入射
すると、前記波面Qと共役な波面Qcが得られること゛
を利用すればよい。すなわち前記波面変換素子4として
ファセット21と同一のホログラムを該ファセット21
の前に近接して配置し、これに対して前記波面Rcの光
束を入射すると、ファセット21に対して前記波面OC
が入射され、該波面Ocを波面Qに等しいと見なすと、
収差のない波面Rが出射されるのである。なお、波面R
eとしては通常のレンズ等により得られる集束光を用い
ればよい。
ところで、波面変換素子4を通過したO次回折光Paが
現れるが、ファセット21と波面変換素子4との間隔d
、ファセy)21と波面変換素子4の平行度、もしくは
波面Rcの入射角のいずれかを微少量変化させることに
よって走査面上における投射ビームP(通常1次回折光
)と前記O次回折光POとを分離することができるので
、第5図に示すようにスリット5を設けることによって
容易にPoを除去できる。
つぎに、上記波面変換素子4を設けることによる、半導
体レーザを光源に用いた場合の出射光の波長変動に基づ
(走査位置ずれ防止効果の原理を第6図を用いて説明す
る。
同図において、いま簡単のためにファセット21と波面
変換素子4とが平行であるとし、波面変換素子4に対す
る入射光■の波長をλ1および入射角をθi、波面変換
素子4による回折光の出射角をθq1、ファセット21
に対する入射角をθj1、またその回折光Rの出射角を
θr1、また波面変換素子4およびファセット21のボ
ログラムの空間周波数をそれぞれfiおよびfjとする
と、これらの間には次式の関係がある。   ゛ sin  θql=fiλ1 −5in  θi・・・
・・・(1)sin  θrl=fjλ1 −5in 
 θj■  ・ ・ ・ ・ ・ ・(2)波面変換素
子4とファセット21とは平行であるから、    s
in  θql=sin  θj1  ・ ・ ・・・
(3)したがって、 sin θrl= (fi−fj)  λI +sin
 θi・・・(41人入射光の波長がλ2となった場合
に、それぞれの添字を2で表すとすると、上記と同様に
して、sin θr2= (fi−fj)  λ2 +
sin θi・・15)式(4)および(5)から、 sin θr2−sin θrl= (fi−fj) 
 (λ2−λ1)=Δf ・Δλ ・・・・(6) 波面変換素子4とファセット21とは同一のホログラム
であるからΔfは極めて小さい。したがって、    
  θr2#θrl   ・・・・・・(7)を得る。
すなわち、光源として半導体レーザを用いた場合にその
出射光に波長変動Δλが生じても、ファセット21から
の光ビームRの出射方向の変動(θr1〜θr2)は極
めて小さく、走査面上における走査位置ずれを低減でき
ることになる。
第4図の説明において波面Qと波面Qcとがほぼ等しい
と見なしており、第6図における波面変換素子4とファ
セット21との間の距離dが小さいはど本発明の効果が
大きくなることを意味する。
第7図は本発明の他の実施例を示し、波面変換素子4と
ファセット21との間に第8図に示すような透過率−入
射角特性を有するフィルタ6を設けることにより、波面
変換素子4の透過光(0次回折光)を減衰させる方法で
あり、フィルタ6は図示のように波面変換素子4の出射
側に接着された構造としてもよい。また、該フィルタ6
としては干渉フィルタの適当なものを用いることができ
る。
本発明の従来の方法に対する主な利点は、ホログラムを
用いた光ビーム走査装置における非点収差ならびに光源
波長の変動に基づく走査精度の低下をともに減少させる
ことが可能であること、波面変換素子4として、ファセ
ット21とまったく同一のホログラムを用いるのでその
製造が容易であること、光ビームは波面変換素子4に対
して垂直に入射させる必要はなく、かつ波面変換素子4
とファセット21とをほぼ平行に設けるために光ビーム
走査系を小型できかつ構成が容易になること、さらに以
上により光ビーム走査装置の製造コストを低減できるこ
と等である。
(g)発明の効果 本発明によれば、高走査精度ならびに高品質の光ビーム
走査を可能な、かつ低コストの光ビーム走査装置を提供
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明に係る光ビーム走査装置の
構成概要を示す図および部分断面における光路を示す図
、第3図から第6図は本発明により非点収差および光源
波長変動に基づ(走査位置ずれの発生が防止される原理
を説明するための図、第7図および第8図は本発明の他
の実施例を示す図である。 図において、1は光ビーム、2はホログラムディスク、
3ば走査面、4は波面変換素子、5はスリット、6はフ
ィルタ、11および12は回折光、21はファセット、
31走査線である。 晃2 図 、(−1,L−

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ホログラムファセットから構成されるホログラム
    ディスクを用いる光ビーム走査装置において、該ホログ
    ラムファセットと同一のホログラムが形成された波面変
    換素子を光源と該ホログラムディスクとの間に固定して
    設け、該波面変換素子を介して該ホログラムディスクに
    走査用光ビームを入射させることを特徴とする光ビーム
    走査装置。
  2. (2)ホログラムディスクと該波面変換素子とを平行か
    つ近接させ、かつまた該波面変換素子に対する入射ビー
    ムを該ホログラムディスク−がらの出射ビームの方向か
    ら微少角ずらして入射させることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の光ビーム走査装置。
  3. (3)該波面変換素子に対する入射ビームをホログラム
    ディスクからの出射ビームの照射点近傍に集束するビー
    ムとすることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    光ビーム走査装置。
  4. (4)ホ・グラムディ妥りと該波面変換素子との間にそ
    の透過率が入射角に対して依存性を有するフィルタを設
    けることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3
    項記載の光ビーム走査装置。
JP58076509A 1983-04-30 1983-04-30 光ビ−ム走査装置 Granted JPS59201017A (ja)

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JPH0371691B2 JPH0371691B2 (ja) 1991-11-14

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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