JPS63244013A

JPS63244013A - 光学的走査装置

Info

Publication number: JPS63244013A
Application number: JP63058121A
Authority: JP
Inventors: ジョン　リチャード　アンドリューズ
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1987-03-20
Filing date: 1988-03-11
Publication date: 1988-10-11
Also published as: US4747646A

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】［産業上の利用分野］本発明は光学的走査システムに関するものであり、更に
詳細には、それの周辺に複数個の光学的回折格子を形成
された回転円盤を用いるシステムに関するものである。

［従来技術］直線状の回折格子を用いる従来技術のホログラフィ走査
システムは、米国特許第４，２８９．３７１号（にｒａ
ｓｅｒクレーマ）に述べられたシステムに具体化されて
いる。そこに示されたように走査円盤はそれの周辺に沿
ってポログラフィ的に形成された複数個の平面波直線状
回折格子を有している。スピナ上へ入射する再生光の波
面はそこで回折し、レンズによって集光されて結像面上
に心線を形成する。これらの従来技術のシステムは、再
生ビームの波長、格子周期、入射及び回折角の述べられ
た範囲内で動作する時には、走査線わん曲及び震動によ
る誤まり効果を補償された走査システムが得られる。ク
レーマの特許に述べられたシステムはまた、特定の指定
された状態下において、格子の中心ずれ効果、例えばス
ピナ軸からの径方向の格子間距離の非一様性を補償され
ている。非一様な格子の中心位置は結像面における走査
ひずみをもたらす。従来技術の走査システムはまた典型
的には、結像面において一定の速度と直線のラスタ走査
を発生するために円盤後のレンズ（エフ−シータ　レン
ズと呼ぶ）を用いている。クレーマの特許はそのような
レンズを一般的に述べており、米国特許第４．５０８．
４２１号（）ｌＱｒｌＯ３ｋｉヘル０スキー）は、クレ
ーマ型の走査システムに対して設計された特別なレンズ
について述べている。回折格子自身へ光学的パワーをと
りこむことによって、直線状走査レンズに対する要求を
軽減することが望ましい。このことの可能性については
クレーマの特許においてら述べられているが、実際にお
いては、そのようなシステム（平面波回折格子の替りに
光学を用いたシステム）はスピナの回転軸に対する格子
の位置（すなわち上述の中心ずれの問題）に非常に敏感
である。現状の格子作製法の結果、格子は中心ずれをも
つ。代表的には、スピナは加工手段上に走査装置円盤を
搭載して、ステップ・リピートエ稈によって作製される
。

連続したレーザの波面が各々のホログラフィファセット
を適切な時間（０，１ないし３０秒間）露光する。或る
場合には、ホログラフィ走査円盤の原盤を用いてマスタ
盤をつ（す、それから数多くの円盤が複製される。現状
の高品質システムにおいて、走査装置は原盤を用いる。

これら従来技術の作製法のいずれもが、光学的格子要素
を作製するのに適した格子中心位置決めを実現すること
ができない。

［発明の要約］本発明の１つの面に従えば、ホログラフィ円盤を作製す
る進歩した方法であって、格子を形成すべき領域に感光
性物質を塗布された円盤を回転軸上に搭載し、高速回転
させてジャイロスコープ安定状態を達成するような方法
が得られる。格子は、この回転状態において、それを適
１ｒなタイミング関係をもたせて類パルスレーザでホロ
グラフィ的に露光することによって形成される。米国特
許第３．５６１，８３９号（ＨｃＣｌｕｎａ　ｅｔ　ａ
ｌ　？ツクラング等）は「巨大パルスレーザ」の使用に
よって、静止した低感度高分解能な記録媒体上へホログ
ラムを作成することについて述べている。このレーザは
露光時間を短縮するように、短かいパルスの開動作する
。このシステムは単一のホログラムを作製するためのも
のであって、基板は回転されず、パルスから円盤位置記
録を決定するためのタイミング関係は与えられず、中心
位置決め問題を克服するための方法も与えられない。

更に詳細には、本発明はホログラフィ円盤を構成するた
めの新規な方法であって、円盤のすくなくとも一部分上に感光性媒体をとりつける
こと、円盤をその中心軸まわりに回転させ、ジャイロスコープ
安定状態に設定すること、上記感光性媒体上の光学的回折格子を形成すべき円盤上
の位置を確定すること、各々の上記位置確定につづいて、レーザ光源を励起し類
パルス出力を発生すること、出力パルスを分割して、第１の物体ビームと第２の参照
ビームに分けること、物体ビームを光学的装置に通して、物体ビームを非平面
波へ変換すること、第１と第２のビームを上記確定位置において再結合させ
て、それによって中心軸から径方向に間隔を隨いて光学
的回折格子を個別的に形成すること、の工程を含む方法を得る。

本発明は更に、その上にすくなくとも１つの光学的回折
格子を形成された円盤を含む光学的走査システムであっ
て、更に上記格子を照射するように入射角Ｏｉを有して入射する
光ビームを供給する再生光源、上記円盤を回転させて、
それによって、上記格子がある角度回転し、入射光の一
部分を交差走査回折角度Ｏｄと走査角度Ｏ３で回折する
ようにし、上記格子が上記回折されたビームを結像面へ
集光させ、その上へ走査線を作製するようになった手段
、を含む光学的走査システムを得る。

［実施例１第１図を参照すると、透過型のスピナ４の表面上への複
数個の光学的回折格子２のホログラフィ形成が示されて
いる。動作時には、円盤４は、電動機８によって駆動さ
れる回転軸６上へ搭載される。円盤はジャイロスコープ
安定状態に達するに十分な速さで回転させられる。円盤
の電動機側のタイミングマーク１０は基準位置を与え、
それは位置エンコーダ１２によって周期的に検出される
。

この位置信号はタイミング発生器１４へ送られる。

発生器１４は、以下に詳細に述べるように、各々の光学
的回折格子を形成するのに用いられる短かいパルス出力
を周期的に発生させるのに十分な励起信号をレーザ光［
１６へ供給する回路を含んでいる。レーザ光源１６はパ
ルス状の干渉性の波面を発生し、その波面は望遠１１８
で拡げられ、ビーム分割器２０によって２つの波面に分
割される。

これによって物体波面２２と参照波面２４が形成される
。物体波面２２は鏡２５で反射されて光学的装置２６（
これは望みの非平面物体波面を形成するように選ばれた
レンズの組合せでよい）を通過して、円盤４の周辺に沿
ってとりつけられた記録媒体２８の一部分上で参照波＃
Ｊ２４（１１２７で反射されたもの）と再結合される。

感光性材料２８はフォトレジストや他の感光性材料であ
って、それの特性は主として、干渉する波面の縞を記録
するのに必質な分解能によって決められる。結合露光に
よって形成される格子は、装置２６によって光学的特性
を付与された光学的１ｎｌ折格子である。

スピプ周辺に沿って各々のひきつづく格子の位置を確定
することはエンコーダ１２からのひきつづく出りとそれ
につづくタイミング発生器１４を通してのパルス状出力
の発生によって行われる。

１つの好適実Ｍ例においては、１０フアセツトをもつ円
盤が形成された。この円盤は格子の中心への半径５ｃ１
１を有した。その円盤は主格子周期４．５ｘ１０−”＞
　（０，４５μｍ、２２００ライン／ｍ）で形成された
。円盤回転速度は３６，０００　ｒｐ■であった。レー
ザ励起のタイミング精度の公称値１０−８秒に対して、
円盤上のファセット配置精度は２Ｘ１０−４ｃｌ（２μ
ＴｒＬ）であった。露光の間のホログラムのぼけを１％
以下に抑えるためのパルス長は約２５ピコ秒（２５Ｘ１
０−１２秒）であり、これはモードロック方式のダイレ
ーザのようなレーザ光源によって実現しうるパルス幅で
ある。これは最適化されたパルス値である。円盤のジャ
イロスコープ安定状態は数千ｒｐ■において達せられる
と考えられており、これにおいてはレーザパルス長を約
２５０ピコ秒に艮くすることが許容される。望みの分解
能を保ったままでぼけの大きさを大きく許容しつる特定
のシステムに対しては、例えば大電力ガス放電型のレー
ザによって発生する１ナノ秒パルスを用いることも可能
である。

上述の作製工程をまとめると、ジャイロスコープ安定状
態に達するに十分な速度で回転する円盤の表面上の記録
媒体を、ひぎつづく短パルスレーザによって露光する。

レーザパルスは調整され、分割され、物体波面と再結合
される。物体波面は光学的装置を通過して平面波から非
甲面波へ変操される。記録媒体における露光は、そこに
とりこまれたパワーの大きさに依存した光学的格子の形
成をもたらす。回転円盤の垂直方向のその高速回転によ
って正しく指向しているため、各格子は円盤軸から正確
に同一の杼位置に形成され、それによって中心ずれの非
一様性を回避することができる。

次に第２図を参照すると、上に述べた方法に従って形成
された透過型のホログラフィ円盤を用いた走査システム
が示されている。例えば干渉性のレーザ出力でかまわな
い再生波面３０は、スピナ４上へ角度Ｏ・で入射し、角
度Ｏ０で回折する。

出力波３２は上述の工程に従って形成された各々の格子
２によって回折され、集光される。電動機３７で駆動さ
れる回転軸３６のまわりに円盤が回転すると、各格子２
は波面３０を通して或る角度回転し、回折した波面の回
転をもたらす。出力ビーム３２の焦点位置は垂直方向に
移動し、格子の焦点面に位置する結像面３８においてｌ
１１１の線状走査３６を作りだす。その出力はｔｆ４０
で１回反射をうけ、円盤上の光学的回折格子の使用のた
めに、円盤と結像面との闇にエフシータレンズを必要と
しない。別の格子が波面３０を通って回転し、別の走査
線が生成される。これらの走査線はほぼ完全にわん曲な
しにつくることができ、ここに参考のためにその内容を
引用したクレーマの特許に述べられたように、θｉとθ
ｄの値を適当に選び、再生ビームの波長と格子周期との
比を選ぶことによって、スピナの回転による震動が不変
なようにすることができる。

上述のシステムはレンズなしの映像サイドシステムにつ
いて述べているが、本発明はまた非平面鏡やレンズのよ
うな各種の修正レンズ要素を含む走査システムにも用い
ることができる。これらのシステムに対して、格子の光
学的性質は他の光学的要素の性質を補償するように選ぶ
ことが行われる。

本発明は特定の好適実施例に関して述べられて゛きたが
、本発明はそこで述べられた詳細に限定されない。例え
ば、述べられた実施例においては透過型の格子が示され
ているが、本発明はまた反射型の格子を用いて実施する
こともできる。本発明は本発明の範囲に含まれると考え
られるこれらの修正や変更をすべて含むものと解される
べきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、光学的回折格子を備えたホログラフィ円盤を
作製するための動的ホログラフィ露光システムを示す図
。第２図は、第１図の露光工程によって形成された円盤を
用いた走査システムの構成図である。（参照符号）２・・・光学的回折格子４・・・円盤６・・・回転軸８・・・電動機１０−・・タイミングマーク１２・・・位置エンコーダ１４・・・タイミング発生器１６・・・レーザ光源１８・・・望遠鏡２ｏ・・・ビーム分割器２２・・・物体波面２４・・・参照波面２５・・・繞２６・・・光学的装置２７・・・鏡２８・・・記録媒体３０・・・再生波面３２・・・出力波３６・・・回転軸３７・・・電動機３８・・・結像面４０・・・鏡

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ホログラフイ円盤を作製するための新規な方法で
あつて、円盤のすくなくとも一部分上へ感光性媒体をとりつける
こと、円盤をその中心軸のまわりに、ジャイロスコープ安定状
態に達するまで回転させること、円盤上で、上記感光性媒体上に光学的回折格子を作製す
べき位置を確定すること、各々の上記位置確定につづいて、レーザ光源を励起して
短出力パルスを発生させること、出力パルスを第１の物体ビームと第２の参照ビームとに
分割すること、物体ビームを光学的装置を通過させて、物体ビームを非
平面波形に変換すること、上記第１と第２のビームを上記確定された位置において
再結合させ、それによつて中心軸から個個に距離を置い
て、そこにとりこまれた光学的パワーに依存する光学的
回折格子を形成すること、を含む方法。
（２）光学的走査システムであつて、とりこまれたパワ
ーの特徴を有するすくなくとも１つの回折格子をその上
へ形成されたスピナを含み、更に、上記格子を照明する
ように入射角θ＿ｉで入射する光ビームを供給する再生
光源、上記円盤を回転させ、それによつて上記格子は或る角度
回転し、入射光の一部分を交差走査回折角Ｏ＿ｄ、走査
角Ｏ＿ｓにおいて回折し、上記格子は上記回折ビームを
結像面上へ集光させそこに走査線を作成するようになつ
た手段、を含む光学的走査装置。