JPS59202410A - 光走査装置 - Google Patents

光走査装置

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JPS59202410A
JPS59202410A JP7732083A JP7732083A JPS59202410A JP S59202410 A JPS59202410 A JP S59202410A JP 7732083 A JP7732083 A JP 7732083A JP 7732083 A JP7732083 A JP 7732083A JP S59202410 A JPS59202410 A JP S59202410A
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JP
Japan
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lens
holographic lens
light
holographic
scanned
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JP7732083A
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JPH0356611B2 (ja
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Kazuhiko Onuma
一彦 大沼
Fujiro Iwata
岩田 藤郎
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/18Diffraction gratings
    • G02B5/1876Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
    • 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
    • G02B26/106Scanning systems having diffraction gratings as scanning elements, e.g. holographic scanners

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Holo Graphy (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】 この発明は、ホログラフィック・レンズに依り、特にf
θレンズの機能を有するホログラフィック・レンズに関
する。
従来プリンタ装置゛においては、回転多面釧、で反射さ
れたレーザ・ビームを感光体面に収束するレンズとして
fθレンズが用いられている。このfθレンズは、感光
体面に微小レーザ・スポットを形成し、回転体面鏡でレ
ーザ・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
その感光体面上を直線的に移動し、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h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タモのであ
って、小型且つ安価なfθレンズの機能を有するホログ
ラフィック・レンズを提供スることにある。
以下図面を浴部しながら、この発明のホログラフィック
・レンズ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、係るホ
ログラフィック・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、(ロ)軌条面鏡の光反射面上のレー
ザ・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f
l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Plから発ぜられた
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P、がら発せられたレーザ・ビーム6
は、ホログラフィック・レンズ2(D所定領域Y、y2
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、
あたかも所足の点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f2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Y、Y2は、光点plがY方向に偏位する
ことを考繊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、この多面鉾の反
射面が回転に伴いわずかに±2方向にだおれてレーザ・
ビームが偏向されたとしても、領hiYIY2内に入射
されている限りにおい゛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ルy
2されるようにこの領域y、y2内にH「定の干渉縞が
形成されている。第2図に示されるようにY2平面内に
おいては、光点Plから発散されたレーザ・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内を偏
向される。従って、レーザ・ビーム6は、ホログラフィ
ック・レンズ2の所定領域Xi Xz内に入射し、回折
によって被走査面4上に集束される。その結呆、被走査
面4は、ビーム・スポットによってX3 X4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P
2においてレーザ・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図に示した結傳゛関係から座標xl、y
、及びX3 、Y3のXt 、x3について次式(1)
〜(3)が成立する。
X1=f1−θ1   ・・・・・・ (1)X3=f
2−θ2   ・・・・・・ (2)X3=L論θ2+
X! ・・・・・・ (3fまた、レーザ・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。
X3=Axf1×θt  −−(4) ここで、Aは定数である。
式(す〜(4)から次式が成立し、距離f、、f3は、
次式を充足するように定められる。
及び ここで、f a )0’ 、 XI >Oであれは、が
成立する。
上述した式から明らかなように、角θlが大きい程X、
が大きく、しかも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、この写真乾板ノ0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
軸3上の点Plからy方向にΔyだけ偏位した点P1′
に向けて参照光を集束している。また、写真乾板10は
、第3図に示すようにYZ平回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P、に集束する
物体光16で照射される。このような物体光J6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υ、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J6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16を点P2に向けて集束している。写真乾板10上
では、物体光ノロ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によれば、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
・ビームで走置される。
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m1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11、i数の項は省略して示されている。
但し、 λは、レーザ・ビームの波長、BO+δ1.δ2は夫々
定数を示している。
また、 但し、co及びδ3は定数である。
(6ン式及び(7)式でホログラフィック・レンズ2上
の干渉縞を干渉の強さ即ち、光強度■oで表わせば、下
記式で表わされる。
I o = l B+C12・・曲(8)(8)式を展
開して(9)式が荀られる。
Io =B  + C+ B C+ C*B  −−−
(9)ここで、*は共役を表わしている。ホログラムを
再生する場合には、点P′lがらレーザ・ビームをホロ
グラフィック・レンズ2上に黒射し、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・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、レンズ・ホログラム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3θ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3θ
上に一定の解像力で像が形成されない慮れがあシ、また
ビーム・スポットの光強度が異なシ、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、この発明の一実旋例に係るスキャナー
では、ホログラフィック・レンズ2(L)ある領域に入
射されるレーザ・ビームの大きす及び光強度をその領域
に応じてWJij ’Z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、レーザビームの大き
さ及び光強度を調整する為の多数のスリット24を有す
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40と一体的に回転されるように回転軸4
4を介して多面鏡40に連結され、この回転円板26に
は、第6図に示すように回転多面鏡40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30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
過したレーザ・ビームは、光反射面上に比較的大きな光
点即ち、ビーム・スポットを形成し、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がレーザ・ビーム
光路上に設けられ集束レンズ38に入射するレーザ・ビ
ームは、回転多面鏡40の光反射面の短辺方向即ち、回
転軸方向に広ろがっ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40の回転軸方向に妙びる長
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40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、レーザ・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υ、比較的小さな光束が投射されることと
なる。ホログラフィック・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されて被走査面4
上にビーム・スポットを形成し、同様にレンズ・ホログ
ラム2の周辺領域に入射された光束は、比較小さな集束
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・スポットを形成する。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−に保たれることとなる。
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から、その面上に形成される像は
、十分な解像力で、しかも明暗のむらをなしに丙現する
ことがそきる。
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)Ie−Neレーザーを用い、写真乾板としては
8E75HDを用い、30cn1φの大口径非球面レン
ズ、30crnのシリンドリカルレンズを用いて、A=
3、f1=200wn、 L =400rmn、スリッ
ト幅0.1 am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
.1 tranの均一なスポットで250簡の範囲を走
査することができた。
以上のように、この発明によれば、安価且つ小型なfθ
レンズの機能を有するホログラフィック・レンズを提供
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、この発明り一実施例に係る字ログ
ラフイック・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、この発明のホログラフィック・レンズ
が適用される走査装置を示す斜視図及び一部破断乎面図
である。 ・・・コリメータ・レンズ、20・・・シリンドリカル
・レンズ、22・・・スリット、211..92・・・
シリンドリカル・レンズ、30・・・コリメータ・レン
ズ、34 、36・・・反射鏡、38・・・集束レンズ
、40・・・回転多面鏡、42・・・遮光板。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)その面上で下記式で規定される波面Cを有する光
    束が入射されると、少なくとも下記式で規定される波面
    Bを有する光束を射出する干渉縞が形成されていること
    を%徴とするホログラフィック・レンズ。 BO+δ1.δ21CG及びδ3は定数であって、Y’
    4. X、、 X、 fd、夫々ホログラフ−イック・
    レンズを直角に通るZ軸とした場合のX’Y平面上の座
    標であって、Y′、は、光点のY座、標、X、は、干渉
    縞が形成されるべきホログラフィック・レンズ上のX座
    標、δ、は、光点とホログラフィック・レンズとの2軸
    上の距離、Lはホログラフィック・レンズと被走査面と
    の2軸上の距離及びf3は、ホログラフィック・レンズ
    と所定点間の2軸上の距離を表わしている。
  2. (2)少なくともC*Bで規定される干渉縞を含むこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のホログラフィ
    ック・レンズC
  3. (3)  少なくともB*C十〇*Bで規定される干渉
    縞を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    ホログラフィック・レンズ。
  4. (4)  1m+c12で規定される干渉縞を有するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のホログラフ
    ィック・レンズ。
  5. (5)写真乾板上で下記式で表わされる波面Bを有する
    物体光及び下記式で表わされる波面Cを有する参照光を
    写真乾板に黒射して干渉縞を形成することを特徴とする
    ホログラフィック・レンズの製造方法。 ここで、K−テYでって、λは光束の波長、BO1δ7
    .δ21CG及びδ3は定数であって、Y’4.Xl、
    X、は、夫々ホログラフィック・レンズを直角に通るZ
    軸とした場合のXY平面上の座標であって、Y′、は光
    点のY座標、X、は、干渉縞が形成されるべきホログラ
    フィック・レンズ上のX座標、f、は、光点とホログラ
    フィック・レンズとの2軸上の距離、Lはホログラフィ
    ック・レンズと被走査面との2軸上の距離及びfうけ、
    ホログラフィック・レンズと所定点間との2軸上の距離
    を表わしている。
JP7732083A 1983-04-30 1983-04-30 光走査装置 Granted JPS59202410A (ja)

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JP7732083A JPS59202410A (ja) 1983-04-30 1983-04-30 光走査装置

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JPS59202410A true JPS59202410A (ja) 1984-11-16
JPH0356611B2 JPH0356611B2 (ja) 1991-08-28

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5039183A (en) * 1989-09-05 1991-08-13 Eastman Kodak Company Holographic laser scanner

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5029048A (ja) * 1973-07-18 1975-03-24
JPS5051748A (ja) * 1973-09-07 1975-05-08

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JPH0356611B2 (ja) 1991-08-28

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