JPS60222817A - 光走査装置 - 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】 −〈発明の属する技術範囲〉 本発明は、ホログラムを用いて複数の光束を同時に走Ｍ
づる光走査装置に関する。

〈従来技術〉 従来の一般的なホ１コグラムを用いた光走査装置（以下
「ホログラム・スキャナ」という）は一本の光束を走査
する構成であった。

即ち、ホログラム・スキャナは、点光源からの発散光と
しての物体光と、平行光としての参照光とで作成された
ホログラム（ホログラム用感光材料が塗布されている乾
板で作られている）に平行ビームである再生光を入射し
、ホログラムの後方に配置された走査面上に走査線を得
る様に構成しである（尚、透過方式のホログラム・ディ
スク（以下に述べる）を用いた構成においては、再生像
はホログラム・ディスクの回転に従った円弧上走査とな
るので形が歪むという問題がある）。

一方、この様なホログラム・スキャナは、販売時点情報
管理（以下ｒ　ＰＯＳ　：　Ｐｏ１ｎｔ　Ｏｆ　５ａｌ
ｅ　）　Ｊという）のバー・コード・リーダやレーザ・
プリンタ等に利用される（この場合は再生像の歪は問題
とはならない）。

ところで、光利用技術において、ＰＯＳの場合はバー・
コードに当った光の反射光を再び受光してコードを読む
必要があるので複数の走査線を得る必要はないが、レー
ザ・プリンタの場合は複数の走査線を１ｑることで高速
化等のメリットが考えられる。しかしながら、この様な
複数の走査線を同時に得る光走査装置は現実には存在し
ない。

く発明の目的〉 本発明は、ホし１グラムを用いて複数の走査線を同時に
得ることが可能な光走査装置を提供するこ゛とを目的と
する。

〈発明の構成〕・ 上述の目的を達成Ｊるための本発明の光走査装置の構成
は、 透過又は反射形ホログラム・ディスクに入射した再生光
が前記透過又は反則形ホログラムを通過後に走査光とし
て走査面を走査Ｊる構成の光走査装置において、 Ａ：前記再生光は、複数の光源からの光束を光合波する
光合波器を介してｊｑられる構成とし、Ｂ：前記走査光
は、前記複数の光源からの光束毎に異なる回折角で前記
走査面上を複数同時に走査すること、 とした。

〈発明の実施例〉 ここで、複数の走査光が同時に走査面上を走査できるこ
とを理論的に説明する。

ホログラムから放射される走査光の回折角をθｄとする
と、この回折角θｄは、再生光の入射角θｉ、干渉縞の
空間周波数ｆ、干渉縞の傾きφ、光の波長λの関数とな
る。

例えば、入射する再生光と出射する走査光が同一平面内
にあり、干渉縞がその面と垂直な場合、回折角Ｏｄは、 θｄ＝ｓｉｎ−’（ｆλ−５ｉｎθｉ）　＝１１）と表
わすことができる。従って、ホログラムの同一位置に入
射した複数の光束から成る（光合波された）再生光は、
複数の光束に対応する光源毎に入射角θを或いは波長λ
、又はこれ等両方をわずかに変えておけば、回折角をそ
れぞれの光源毎に変えることができる。

即ち、回折角が異なる光束は、ボログラム・ディスク（
ホログラムを複数個組み付けたディスク）の回転にとも
なって回折角が異なったまま走査されるので、複数光束
の同時走査が可能となる。

以下本発明について図面を用いて説明する。

第１図は、ボログラム・スキャナに収束作用のある場合
の光路の関係特性を示した図である。

図にＬ１３いて、複数の再生光源３ａ、　３ｂ、・・・
３１１から放射された光束Ｆｌ、Ｆ２．・・・Ｆｎは、
光合波器２で光合波され、再生光４　としてホログラム
・ディスク１に入射し、ホログラム・ディスク１から夫
々の再生光源３ａ、　３Ｊ・・・３１）に対応して異な
った回折角で回折する走査光５ａ、　５ｂ、・・・５ｎ
として走査面６上を走査する。

第２図は、複数の光束（但しここでは２光束とする）を
光合波する本発明の光走査装置に用いられる名神の光合
波器の概要を示した図である。

第２図（ａ　）は、光合波器として偏光ビーム・スプリ
ッタ１０を用いて２種類の再生光源からの２光束を光合
波する場合である。即ち、偏光ビーム・スプリッタ１０
に、レンズ９を介して再生光源７からの光束８が入射し
、レンズ１３を介して再生光源１１からの光束１２が光
束８に対して偏波面が異なる様に直角に入射し光合波す
る構成となっている（尚、レンズ９．１３は必要に応じ
て用いればよい。

以下同様）。

第２図（ｂ）は、光合波器としてダイクロイック・ミラ
ー１６を用いて２光束を光合波する場合である。即ち、
ダイクロイック・ミラー１Ｇに、レンズ９を介して例え
ば波長λ、　＝　０．７７μｍの半導体レーザで構成さ
れた再生光源１４からの光束１５が入射し、レンズ１３
を介して再生光源１４とは異なる波長（例えばλ、　＝
　０．７９μｍ〉の半導体レーザで構成された再生光源
１７からの光束１８が入射し光合波する構成となってい
る。

第２図（Ｃ）は、光合波器として回折格子２１を用いて
２光束を光合波する場合である。即ち、回折格子２１に
、レンズ９を介して再生光源１９からの光束２０が入射
し、レンズ１３を介して再生先源１９とは波長、入射角
の異る再生光源２２からの光束２３が入射し光合波する
構成となっている。尚、入射角と波長の関係は必ずしも
両方が異なる必要はなく、少なくともいずれかが異なる
様に構成してもよい。

第３図は、再生光源に半導体レーザを用い、光合波器と
して偏光ビーム・スプリッタを用いて２光束を同時に走
査覆る本発明の具体的実施例である光走査装置の構成を
示した図である。尚、第３図にＪ３いて第１図、第２図
と重複する部分は同一番号を用いてその説明は省略する
。

第３　図ニＪ５　イＴ　、　２４．２５ＬＪ走査光、２
（ｉ、　２７ハ走査線である。半導体レーザ１４．１７
からの光束１５゜１８は、必要に応じて設（プられたレ
ンズ９．１３で絞られた後、光合波器である偏光ビーム
・スプリッタ１０により光合波される。光合波された２
光束１５゜１８はホログラム・ディスク１上のホログラ
ム１ａに八Ｑ＝Ｅｌる。この際、各光束毎に入用角或い
は波長、又は入用角と波長を僅かに異なるようにしてＪ
５　＜（入射角は半導体レーザの位置を変えることにＪ
こり、波長（よ半導体レーデをあらかじめ選別してＪ５
くことにより僅かに異なる様にできる）ことで、回折角
が僅かに異なる走査光２４．２５となる。この走査光２
４．２５は、ホログラム・スキャナ１の回転に伴なって
走査面Ｇ上を図示Ｊる様に右から左に走査し走査線２６
．２７を描く。

ここで偏光ビーム・スプリッタ１０の光合波機能につい
て、更に第４図を用いて詳細に説明する。

尚、第４図において第１図〜第３図と重複する部分は同
一の番号をつけてその説明は省略する。

第４図において、半導体レーザ１４の偏波面はαで表わ
した場合のＸ面に垂直のＹ面上にあり、半導体レーザ１
７の偏波面はβで表わした場合のＸ面上にあるものとす
る。

偏光ビーム・スプリッタ　１０は、半導体レーザ１４と
同じ偏波面を持つ平面波が入射した場合その透過率が９
９％以上、半導体レーザ１７と同じ偏波面を持つ平面波
が入射した場合その反射率が９９％以上となる様な構造
である。

第４図の場合、光束１５．１８は球面波であり、入射角
が場所によって異なるが、その差は小さいので、はぼ上
述の透過率と反射率に等しい特性が得られ、従って高い
効率で２光束の光合波が可能となる。

従って第３図に記載する様に、２つの走査光２４゜２５
が走査面６−Ｆを同時に走査プ“ることが可能となる。

ところで、ここで従来のホログラム・ディスクを用いた
のでは再生像を直線・無収差走査することはでさない。

本願弁＋ＩｔＪ者は先に、本発明に用いられてイｊ効な
透過又は反射形ホログラムについで特願昭５８−１５０
７５５号［ホログラムを用いた光走査３Ａ置」を出願し
たか、この発明の技術を本発明に用いることで、本発明
の再生像は直線・無収差走査が可能となる。

即ち、このホログラムを用いた光走査装置にａ３ける透
過又は反射形ホログラムの概要は、ホログラム作製時に
用いる記録光（参照光、物体光）と、再生（走査）時に
用いる再生光（入射光、回折光）とを、波長が異なった
球面波とし、これら記録光と再生光の各再生光源位置を
ホログラム面に斜めに光ビームが入射する位置でかつそ
れぞれ異なった所定位置に選定し、走査面上の再生像が
直線・無収差走査するとともに、再生光のホログラム面
折効率が得られる様にしたものである。これを第５図を
用いて簡単に説明する。

第５図は記録（作製）時と再生（走査）時の状態を示す
全体斜視図である。尚、第５図において第１図〜第４図
と重複する部分には同一番号・記号を付けてその説明は
省略する。

第５図において、２８は参照光源、２９は参照光源２８
から放射される参照光、３０は物体光源、３１は物体光
源３０から放射される物体光である。尚、物体光源３０
は、収束球面波が用いられており０点に収束点がある。

又、参照光源２８は、物体光源３０と同一波長（例えば
波長λｃ＝　０．６３μｍ）の発散球面波が用いられ、
その焦点はＲ点にある。これら物体光源３０と参照光源
２８とは、いずれもここから放射する光ビームのホログ
ラム１ａへの入射角が０°以外の角度、即ち、斜めとな
る様に設置され、これら各光源からの光によって、ホロ
グラム１ａ上に干渉縞を記録させる。

再生（走査）時に用いられる再生光源は、球面波で斜め
入射であり、参照光源２８とは位置及び波長が異なる条
件を備えている。例えば、再生光源に半導体レーザ（互
いに波長λＲの異なる鎮、例えば０．７７　、　０．７
９μｎ１の発散球面波）　１４．１７を用い、参照光源
２８の位置Ｒとは異なった位置Ｑ。

Ｑ′点にあるものとする。

光合波された再生光４は、ホログラム１ａへの入射角が
０°以外、即ち、斜になる様に入射しホＩ−１グラム１
ａにあらかじめ記録された干渉縞によって高回折効率で
回折される。

走査光２４．２５は、ホログラム・ディスク１の回転（
移動）に伴ない、走査面Ｇ上に小さな光スボツ１へでＳ
Ｉ→Ｓ２→Ｓ３及び　Ｓｌ−→Ｓ２−骨Ｓ３−と直線、
無収差走査する。

尚、各光源（記録光及び再生光）の位置は、走査光（回
折光）　２４．２５が、直線無収差走査する様に定める
。

即ち、ここでは参照光源２８の位置Ｒと再生光源１４、
１７の位置Ｑ、Ｑ′及び物体光源３０の焦点位置０を、
以下の（２）〜（５）式を＠足する様に所定の位置に選
定し、これによって直線・無収差走査を実現すると共に
、光合波された再生光４のホログラム１ａへの入射角が
以下の（６）、（７）式のブラッグ条件を満足すること
によって高回折効率を得ている。

ｆｃ　（１ｒＣＯ，１ｒｃＲ，ｒ、θ・ψ・λＣ）＊ｆ
ａ　（ｌｒｉｏ、１ｒＲＲ，ｌ’　、θ、ψ、λＲ）・
・・（２） ＩＣ（Ｆ　ｃｏ、１ｒｃＲ＋　ｒ−θ・ψ−λ０）中／
Ｒ−（Ｉｌ゛Ｒｏ−、ｌＩ’ＲＲ−。

ｒ、θ、φ、λＲ−）・・・（３） φｃ　（ｌｒｃｏ、ｌｒｃｇ　、　ｒ　、θ、ψ、λＣ
）中φＲ（ｌＩ”ＲＯｌｌｒＲＲ＋　ｒ　、θ・ψ・λ
Ｒ）・・・（４） φＣ（ＩｒＣｏ　、１’　ＣＲ＊　’　＊　θ・ψ・λ
Ｃ）中φＲ−（ＦＲＯ−，１ｒＲＲ−。

ｒ、θ、ψ、λＲ−）・・・（５） θｒ＝ｓｉｎ　’　（λＲ／２ｄ−ン ー（θｏｂ−θｒｅ　ｒ　）／２−　（６）θτ−＝ｓ
ｉｎ　−’　（λｇ−／２ｄ−）−（θＯｂ　−〇ｒ　
ｅ　ｒ　）　／　２−　（７）但し、ｆｃは物体光と参
照光によりホログラム面上に記録された干渉縞の空間周
波数、φＣは干渉縞の傾き、ｆＲは走査面上の所定の各
一点へ収束する仮想の光束とＱからの再生光とによりホ
ログラム面上にできる干渉縞の空間周波数、φＲは干渉
縞の傾き、ｆＲ−は走査面上の所定の各一点へ収束する
仮想の光束とＱ′からの再生光によりホログラム面上に
できる干渉縞の空間周波数、φＲ′は干渉縞の傾き、ｌ
ｒ　ｃ　ｏは物体光の光源位置を示Ｊベク１〜ル、ｌｒ
　ＣＲは参照光の光源位置を示ずベクｌ〜ル、Ｉｒ　Ｒ
Ｏ、ｌｒ　ＲＯ−はそれぞれ仮想光束の光源位置を示づ
ベクトル、ｌｒ　ＲＲ、ｌｒ　ＲＲ−はそれぞれ再生光
Ｑ及びＱ−の光源位置を示Ｊベクｉ〜ル、ｒ、θはホロ
グラム・ディスク面上の座標、ψはホし１グラム・ディ
スクの回転角、λＣは記録光（物体光、参照光）の波長
、λに、λＲ′は再生光と仮想光束の波長、θＴ、θτ
−はそれぞれ再生光Ｑ及びＱ′の入射角、θｏｂ物体光
の入射角、θτｅｒは参照先の入射角、ｄ−はホログラ
ム・ディスク上の干渉縞の３次元的なピッチとする。

ここにおいて、ホログラム・ディスク１の回転の中心Ｃ
からホログラム１ａの中心Ｐまでの距離１’　ａと、ホ
ログラム１ａの中心Ｐから走査面６までの距離１ｄとが
与えられ、再生光４の入射角がブラッグ条件を満足した
場合、ホログラム１ａ而上に物体光３１と参照光２９と
によって作られた干渉縞に対し、直線・収束性が最も良
くなる様な各光源位置は（２）〜（６）式からめること
ができる。

尚、ホログラム１ａが回転、移動していることから、（
２）〜（５）式を満足する様に各光源の位置を選定すれ
ば、ホログラム１ａからの走査光２４゜２５は走査面６
上を直線・無収差走査する。即ち、参照光２９と再生光
４に発散球面波を用い、ホログラム１ａへの入射角をＯ
°以外の角度となる様に選定し、ホログラム・ディスク
１の回転に伴ない、参照光２９と再生光４との入射角の
差を相対的に変化させ、この角度差を利用して光合波し
た再生光４の回折角を変化させれば、走査面６上を走査
光２４、２５は直線走査する。

尚、上述した無収差とは、走査面Ｇ上に走査光２４．２
！ｉが″つくる光スポットの径が回折限界又は回折限界
に近く、［」標とするスポラ１〜形以下である場合をい
う。

ところで、上述した実施例では透過形ホログラム・ディ
スクを用いたものであるが、これに代え−Ｃ反剣型ホ１
」ダラムを用いる様にしＣもよい。

第２図において、２光束の光合波について記載したが３
光束以上の場合は、互いに偏波面を直交することはでき
ないので、光合波の効率は低下するが、例えばハーフ・
ミラーを用いて光合波するのと同じ構成とすればよい。

即ち、例えば３光束の場合、第２図の（ａ　）の光束８
は（ｂ）のグイクロイック・ミラー１Ｇに代えてハーフ
・ミラーとしここから１ｑられる光束、と考えればよい
。

く発明の効果〉 以上、実施例と共に本発明を説明した様に、複数の光源
からの光束を光合波器で光合波し再生光として透過又は
反射形ホログラム・ディスクに入射し、この再生光が透
過又は反射形小ログラムを通過後に走査光として複数の
光源からの光束毎に異なる回折角で走査面上を複数同時
に走査する構成の本発明の光走査装置は、レーザー・プ
リンタに応用した場合、複数走査線による走査面上での
同時書きこみによって印字時間の短縮が可能となるとい
う効果がある。又この発明は、単にレーザー・プリンタ
への応用に留まらず、例えば複数光束走査のディスプレ
イ等への応用も考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のホログラム・スキャナに収束作用のあ
る場合の光路の関係特性図、第２図は複数の光束（この
例では２光束）を光合波する本発明の光走査装置に用い
られる各種の光合波器の概要図、第３図は再生光源に半
導体レーザを用い光合波器として偏光ビーム・スプリッ
タを用いて２光束を同時に走査する本発明の具体的実施
例である光走査装置の＃Ｉ成図、Ｍ４図は偏光ビーム・
スプリッタの光合波機能を示した図、第５図は本発明に
用いる透過又は反射形ボログラムの概要である記録（作
製）時と再生（走査）時の状態を示す全体斜視図である
。 １・・・ホｔコクラム・ディスク、１ａ、　Ｉｂ、・・
・１１１・・・ホログラム、２　、１０．１６．２１・
・・光合波器、４・・・再生光、６・・・走査面、２８
・・・参照光源、３ｏ・・・物体光源。。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 透過又は反射形ホログラム・ディスクに入射した再生光
   が前記透過又は反則形ホログラムを通過後に走査光とし
   て走査面を走査する構成の光走査゛装置において、 Ａ：前記再生光は、複数の光源からの光束を光合波する
   光合波器を介して得られる構成存し、Ｂ：前記走査光は
   、前記複数の光源からの光束毎に異なる回折角で前記走
   査面上を複数同時に走査すること、 を特徴する光走査装置。