JPS59202409A - 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】 この発明は、走査装置に係シ、特にｆｅ　レンズの機能
を有するホログラフィック・レンズを用いた走査装置に
関する。

従来グリンタ装置においては、回転多面鏡で反射された
レーデ・ビームを感光体面に収束するレンズとしてｆθ
レンズが用いら牡ている。

このｆθレンズは、感光体面に微小レーザ・スポラ）ｆ
形成し、回転体面鏡でレーデ・ビームが反射され偏向さ
れたとしてもその微小スポットの径が変化せず、しかも
このビーム・スポットがその感光体面゛上音直線的に移
動し、更にその移動速度が常に一定であることが要求さ
れている。ｆθレンズは、・このような要求に応じて設
計されるが、このような要求を充足するｆθレンズは、
通常３枚から４枚の組合せレンズとなシ、レンズ系が高
価となシまた、大型となる問題が指摘されている。

この発明は、上記のような事情に鑑みなされたものであ
って、ｆθレンズの機能を有するホログラフィック・レ
ンズを用いて安価且つ小型な走査装置を提供することに
ある。

以下図面を参照しながら、この発明の走査装置の一実施
例を説明する。

第１図及び第２図には、この発明の一実施例に係る走査
装置に適用されるホトグラフィックレンズの結像関係が
示されている。ホログラフィック・レンズ２は、第１図
及び第２図に示されるように被走査面４例えば、複写機
の感光面と物点即ち光点ｐ１例えば、回転多面鏡の光反
射面上のレーデ・ビーム集束点との間の光軸３上に配列
され、ホログラフィック・レンズ２と被走査面４との間
がＬに設定され、ホログラフィック・レンズ２と光点Ｐ
！との間がｆｌに設定されている。このホログラフィッ
ク・レンズ２には、後に詳述するような製造方法によっ
て所定の干渉縞が形成されていることから、光点Ｐ１か
ら発せられたレーザ・ビームは、被走査面４上に集束さ
れ、集束されたビームで被走査面４が走査される。即ち
、ＹＺ平面内においては、光点Ｐ１から発散されたレー
デ・ビーム６は、ホログラフィック・レンズ２の所定領
域Ｘ１Ｘ２内に入射され、ホログラフィック・レンズ２
によって回折され、被走査面４上に集束される。ここで
、ホログラフィック・レンズ２に集束されるレーザ・ビ
ーム６は、あたかも所定の点８上から発せられ、被走査
面４上のビーム・スポットに直進するように回折される
こととなる。この点８の位置は、走査面４から距離ｆｚ
及びホログラフィック・レンズ２から距離ｆ３に設定さ
れる。また、所定領域ＹＩＹ２は、光点Ｐ１がＹ方向に
偏位することを考慮して定められている。即ち、回転多
面鏡の光反射面は、通常ＸＹ平面内にあるが、この多面
鏡の反射面が回転に伴いわずかに±２方向にたおれてレ
ーデ・ビームが偏向されたとしても、領域ＹＩＹｚ内に
入射されている限９においてかならず被走査面４上に集
束され、微小ビーム・スポットがこの被走査面上に形成
されるようにこの領域ＹＩＹｚ内に所定の干渉縞が形成
されている。

第２図に示されるようにＹＺ平面内においては、光点ｐ
ｌから発散されたレーデ・ビーム６は”、回転多面鏡の
回転に伴って一定の角速度で角θ内金偏向される。従っ
て、レーデ・ビーム６は、ホログラフィック・レンズ２
の所定領域Ｘ、　Ｘ２内に入射し、回折によって被走査
面４上に集束される。その結果、被走査面４は、ビーム
・スポットによってＸ３Ｘ４の範囲が直線的に走査され
る。この被走査面４は、あたかも点Ｐ２においてレーデ
・ビームが振られたと同様に走査されることとなる。

第１図及び第２図に示した結像関係から座標（Ｘｌ　＋
　Ｙ＋　　）及び（Ｘ３　　ｒ　Ｙ３　）のｘｌ、ｘ３
について次式（１）〜（３）が成立する。

Ｘｘ＝ｆｌ―θ１　　　　　　・・四（１）Ｘｓ＝ｆｚ
−θ２　　　　　・・・・・・（２）Ｘ３＝Ｌｂｍθ２
　＋　Ｘ　ｔ　　　　’・””　（３）また、レーデ・
ビームが一定の角速度で振られる為には、同様に次式が
成立する。

Ｘ　３　　＝　Ａ　Ｘ　ｆＩ　　ＸＯｌ　　　　曲・・
（４）ここで、Ａは定数である。

式（１）〜（４）から次式が成立し、距離ｆｚ、ｆ３は
、次式を充足するように定められる。

及び ｆ・＝−〜−１１−一一　・・・・・・（６）Ａｆｔθ
１　　　ｘ。

ここで、ｆ３＞ｏ　、Ｘ３　）０であれば、Ｉ Ａ’＞７電〒 が成立する。

上述した式から明らかなように、角θｌが大きい８Ｘ２
が大きく、シかもｆ２が大きいこととなる。

上述したホログラフィック・レンズ２は、次のように製
造される。ホログラフィック・レンズ２に形成されるべ
き写真乾板１０が第３図及び第４図に示すように光軸３
に配列され、この写真乾板１０には、集束レンズ１２か
ら参照光１４で照射される。この集束レンズ１２は、光
＠３上の点Ｐ１からＹ方向にΔｙだけ偏位した点Ｐｌ′
に向けて参照光全集束している。また、４′実乾板１０
は、第３図に示すようにＹＺ平面内において発散され、
第４図に示すようにＸｚ平面内において点Ｐ２に集束す
る物体光１６で照射される。このような物体光１６は、
一般の球面レンズによって形成することはむずかしく、
非球面レンズ等によって実現される。即ち、物体光を照
射するレンズ系は、集束レンズ１８及びシリンドリカル
凸レンズ２０から成シ、第３図に示すようにＹＺ平面内
において被走査面の位置に置れたスリット２２に物体光
１６を集束し、このスリット２２内の集束点から発散す
る物体光１６で写真乾板１０が照射される。また、この
レンズ系は、第４図に示すようにＹＺ平面内においては
物体光１６ｆ点Ｐ２に向けて集束している。写真乾板１
０上では、物体光１６と参照光とが互に干渉してその写
真乾板には、干渉縞が潜像として形成される。この写真
乾板を現像することによって第１図及び第２図に示すホ
ログラフィック・レンズ２が製造される。このようにし
て製造されたホログラフィック・レンズ２によれは、点
Ｐｌ′に光点を位置させることによって被走査面４がレ
ーザ・ビームで走査される。

上述した物体光１６及び参照光１４は、夫々写真乾板１
０上で次のような波面を有することが要求される。ここ
で、Ｂは、物体光の波面をまたＣは、参照光の波面を示
し、時間の関数の項は省略して示されている。

、　　Ｋ Ｂ　＝ＢＯ＠Ｘｐ　（＋３２．ｆａ　ｘ、　２＋δｌ）
×ｅｘｐ（−ｊ　　”　Ｙ’ｔ２＋δ２）　・・・・・
・（６）Ｌ 但し、 ｆａ（Ｘｔ）−”紅−一〉０ ｋｆｓθ】−Ｘｌ ２π Ｌ）０　、に−−ゴー λは、レーデ・ビームの波長、ＢＯ１δｌ、δ２は夫々
定数を示している。

また、 Ｃ−Ｃ６ｅｘｐ　（＋　ｊ　２１．　（Ｘ％　＋　Ｙ’
１２）＋２ｇ　）　−・・（７）但し、ｃｏ及びδ３は
、定数である。

（６）式及び（７）式においてｙ１’−ｙｌ＋Δｙであ
シー って、畔＝ｉフＩ７　である。

（６）式及び（７）式でホログラフィック・レンズ２上
の干渉縞全干渉の強さ即ち、光強度ＩＯで表わせば、下
記式で表わされる。

Ｉｏ　＝　ｌ　Ｂ＋Ｃｌ”　　　　　　　　−・・（８
）（８）式を展開して（９）式が得られる。

Ｉｏ＝Ｂ２＋Ｃ２＋Ｂ＊Ｃ＋Ｃ＊Ｂ　　　−＝（９）こ
こで、＊は、共役を表わしている。

ホログラフィック・レンズを再生する場合には、点Ｐ１
′からレーデ・ビームをホログラフィック・レンズ２上
に照射し、Ｃで表わされる波面をその上に形成すると、
ホログラフィック・レンズ２上では、回折によってＢの
波面に変換されることとなる。従って、（９）式の第４
項で表わされる干渉縞或は、第４項及び他の項を含む干
渉縞がホログラフィック・レンズ２上に形成されること
が要求される。

上述のように製造されたホログラフィック・レンズ２は
、第５図及び第６図に示さ゛れるような走査装置に適用
される。ホログラフィック・レンズ２を適用したスキャ
ナーにおいては、ホログラフィック・レンズ２にその中
心領域からその周辺領域に亘って一定の大きさ即ち、−
径を有するレーザ・ビームが入射されると、被走査面３
０上に形成されるビーム・スポットの大きさが変化し、
被走査面３０上に一定の解像力で像が形成されない處れ
があり、またｌ？−ム・スフウドの光強度が異なシ、不
所望な明暗が形成された像に生ずる虞れがある。このよ
うな不所望な事態を除去すべく、この発明の一実施例に
係るスキャナーでは、ホログラフィック・レンズ２のあ
る領域に入射されるレーザ・ビームの太き式及び光強度
をその領域に応じて調整するようにしている。即ち、第
５図に示されるように走査装置は、レーデ・ビームの大
きさ及び光強度ｋｒ４察する為の多数のスリット２４′
ｆｃ有する回転円板２６及びビームの形状を成形し、そ
の向きを変える光学系２８〜３８を備えている。

回転円板２６は、回転多面鏡４ｏと一体的忙回転される
よう九回転軸４４を介して多面鏡４θに連結され、この
回転円板２６には、Ｎ６図に示すように回転多面鏡４ｏ
の光反射面の数に対応した数のスリット２４が同一円周
に沿って穿けられている。各スリット２４は、図示する
ようにその幅の広い中心領域では比較的大きな幅のビー
ムを透過し、その幅の狭い周辺領域では小さな幅のビー
ムを透過可能に三日月形に形成され、その光透過率が中
心領域では低く、周辺に向うに従って大きくなるように
設定されている。

上述したような光学系においては、レーザ装置（図示せ
ず）から発せられたレーザ・ビームは、シリンドリカル
・レンズ２８及びコリメータ・レンズ３ｏによって回転
円板２６の半径方向に細長く延びる平行光束に変換され
、回転円板２６のスリット２４に照射される。このスリ
ット２４によってビームの幅が調整され、幅の調整され
たビームは、シリンドリカル・レンズ３２によって再び
ビーム成形され、ミラー３４及び３６を介して集束レン
ズ３８によって回転多面鏡４０の光反射面に集束される
。この光反射面の中心領域は、スリット２４の中心領域
に対応し、その周辺領域がスリット２４の周辺領域に対
応するように回転多面鏡４０と回転円板２６とが所定の
配置関係にあることから、スリット２４の中心領域を通
過したレーデ・ビームは、光反射面上に比較的大きな光
点即ち、ビーム・スポット全形成し、スリット２４の周
辺領域を通過したレーザ・ビームは、光反射面上に小さ
な光点を形成することとなる。

しかも、シリンドリカル・レンズ３２がレーデ・ビーム
光路上に設けられ集束レンズ３８に入射するレーデ・ビ
ームは、回転多面鏡４θの光反射面の短辺方向節ち、回
転軸方向に広ろがりている光束であることから、光反射
面上の光点は、回転多面鏡４ｏの回転軸方向に延びる長
軸を有するスポットに形成される。上述のように回転多
面鏡４ｏ及び回転円板２６が回転するに伴って、光反射
面上で光点の大きさが変化し、その光強度が変化され、
しかもこの光点から発せられる発散光束の主光線の方向
が変化される。

従って、レーデ・ビームが反射面で偏向されるにつれて
ホログラフィック・レンズ２８の中心領域では、Ｙ方向
に広がり、比較的大きな光束が投射され、その周辺領域
Ｙ方向に広がシ、比較的小さな光束が投射されることと
なる。ボログラフィック・レンズ２の中心領域に入射さ
れた光束は、回折によって十分に集束てれて被走査面４
上にビーム・スポラトラ形成踵同様にホログラフィック
・レンズ２の周辺領域に入射された光束は、比較的小式
な集束度で集束され、被走査面４上に中心領域のものと
同一の大きさのビーム・スポット全形成する。光点の大
きさに応じて光強度が異なることから、被走査面４上の
ビーム・スポットの光強度は、略同−に保れることとな
る。ホログラフィック・レンズ２を通過する光束には、
回折されず直進される成分が含まれるが、この成分は、
ホログラフィック・レンズ２と被走査面４間に設けられ
た遮光板４２によって遮光されることとなる。

第５図及び第６図の実施例にあっては、被走査面４は、
常に同一サイズ且つ同一の光強度を有するビーム・スポ
ットで走査されることがら、その面上に形成される像は
、十分な解像力で、しかも明暗のむら全なしに再現する
ことができる。

上述した実施例において、例えば、レーザー光発振器と
してはＨｅ−Ｎｅレーザーを用い、写真乾板としては８
Ｅ７５ｆ（Ｄを用い、３ｏＣＴＬφの大口径非球面レン
ズ、３ｏｃＩｒＬのシリンドリカルレンズを用いて、Ａ
＝３、ｆ１＝２ＱＯ＋＋＋ｍ、Ｌ−４００ｍｍ、スリッ
トｉｍ　Ｏ，１ｔｒｅｅとしてホログラフィック・レン
ズを作製し、光束を±１２°の範囲で振ることによシ大
きさ０．ｌ門の均一なスポトで２５０調の範囲を走査す
ることができた。

以上のように、この発明によれば、ｆθレンズの機能を
有するホログラフィック・レンズを用いて安価且つ小型
な走査装置全提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、この発明９−一実施例に係るスキ
ャナーに適用されるホログラフィック・レンズの原理を
示す説明図、第３図及び第４図は、第１図及び第２図に
示されたホログラフィック・レンズを製造する為の光学
系を示す概略図、及び第５図及び第６図は、この発明の
一実施例に係る走査装置を示す斜視図及び一部破断乎面
図である。 ２・・・ホログラフィック・レンズ、４・・・被走査面
、１０・・・写真乾板、１２・・・集束レンズ、１８・
・・コリメータ・レンズ、？０・・・シリンドリカル・
レンズ、２２・・・スリット、２８．３２・・・シリン
ドリカル・レンズ、３０・・・コリメータ・レンズ、３
４．３６・・・反射鏡、３８・・・集束レンズ、４０回
回転面鏡、４２・・・遮光板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （リ　レーザ・ビームを発生する装置−と、発生された
   レーデ・ビームを伝達する光学系と、レーザ・ビームを
   ある所定範囲内で偏゛向しで振る手段と、偏向されたレ
   ーデ・ビームを回折によって集束するホログラフィック
   ・レンズと、及（２）前記レーデ・ビームを伝達する光
   学系は、前記偏向手段に入射されるレーデ・ビームの大
   きさ及び光強度をそれが投射されるホログラフ