JPS6343722B2 - - Google Patents
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- JPS6343722B2 JPS6343722B2 JP7741480A JP7741480A JPS6343722B2 JP S6343722 B2 JPS6343722 B2 JP S6343722B2 JP 7741480 A JP7741480 A JP 7741480A JP 7741480 A JP7741480 A JP 7741480A JP S6343722 B2 JPS6343722 B2 JP S6343722B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/106—Scanning systems having diffraction gratings as scanning elements, e.g. holographic scanners
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、ホログラムを用いた光ビームの走
査方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of scanning a light beam using a hologram.
ホログラムを用いた光ビーム走査装置は、ホロ
グラムを回折格子として利用し、ホログラム内で
格子周期に分布があるホログラムを一次元的に移
動することによつて、回折角を変化させて光偏向
を行なう。この様な光ビーム走査装置に使用され
るホログラムに記録されるべきホログラム上の干
渉縞の位相分布は解析されており、ホログラム上
に極座標をとり動径をγとすると位相分布φ1
（γ）は、
φ1（γ）＝2π／λN
〓n=1
（√2＋2 o−fo） (1)
となる。ここに、λは干渉光の波長、N
〓n=1
１／foはホ
ログラムの１次回折光の焦点距離の逆数、Ｎは整
数である。(1)式で表わされる位相分布を持つ、ホ
ログラムの製造方法としては、Ｎ個の球面波をホ
ログラムを介して位相減算して、合成する方法が
あり、Ｎ＝２の場合が、特願昭53−11711号で、
Ｎ≧３の場合が特願昭54−78495号で特許出願さ
れている。 A light beam scanning device using a hologram uses the hologram as a diffraction grating and deflects light by changing the diffraction angle by one-dimensionally moving the hologram, which has a distribution of grating periods within the hologram. . The phase distribution of interference fringes on a hologram to be recorded on a hologram used in such a light beam scanning device has been analyzed, and if polar coordinates are taken on the hologram and the radius vector is γ, the phase distribution is φ 1
(γ) becomes φ 1 (γ)=2π/λ N 〓 n=1 (√ 2 + 2 o −f o ) (1). Here, λ is the wavelength of the interference light, N 〓 n=1 1/f o is the reciprocal of the focal length of the first-order diffracted light of the hologram, and N is an integer. As a method for manufacturing a hologram having a phase distribution expressed by equation (1), there is a method in which N spherical waves are synthesized by subtracting the phase through the hologram. No. 53-11711,
A patent application for the case of N≧3 has been filed in Japanese Patent Application No. 78495/1983.
これらの方法においては、発散球面波と集束球
面波との干渉で製作したホログラム（Ｎ＝２のホ
ログラム）を出発点として、Ｎ＝２のホログラム
を平面波で照射して得られる１次回折光が２つの
球面波の位相を減算した位相を持つ波面であるか
ら、この波面と球面波を干渉させてＮ＝３のホロ
グラムを製作する。次にＮ＝３のホログラムを出
発点として、同じプロセスを繰り返して行けば、
Ｎ個の球面波を合成したホログラムを製作でき
る。しかし、これらの方法では１次回折光を他の
次数の回折光と分離するために、一度１次回折光
と平面波と干渉させてホログラムを製作し、ホロ
グラムを裏面から平面波で照射して、所望の１次
回折光波面をとり出すプロセスを踏まなければな
らない。したがつて合成する球面波の数Ｎが増す
と、介在するホログラムの数が増すためノイズ等
が増加し、最終ホログラムの品質が劣化してしま
う欠点がある。又、ホログラムを撮影する毎に光
学配置を変えなければならないので製作が非常に
複雑となり製作精度も問題となる。光ビーム走査
装置にホログラムを使う場合、Ｎが大きい程、走
査ビームの収差を小さくできるが、上記理由によ
り、Ｎが制限されるため、ホログラムを用いた収
差の小さい光ビーム走査装置が得られなかつた。 In these methods, starting from a hologram (N=2 hologram) produced by interference between a divergent spherical wave and a convergent spherical wave, the first-order diffracted light obtained by irradiating the N=2 hologram with a plane wave is Since the wavefront has a phase obtained by subtracting the phase of two spherical waves, this wavefront and the spherical wave are made to interfere to produce a hologram of N=3. Next, if we repeat the same process using the N=3 hologram as a starting point, we get
A hologram can be created by combining N spherical waves. However, in these methods, in order to separate the 1st-order diffracted light from the other orders of diffracted light, a hologram is produced by making the 1st-order diffracted light interfere with a plane wave, and the hologram is irradiated with a plane wave from the back side to obtain the desired 1st order. A process must be followed to extract the next diffracted light wavefront. Therefore, as the number N of spherical waves to be synthesized increases, the number of intervening holograms increases, resulting in an increase in noise and the like, resulting in a disadvantage that the quality of the final hologram deteriorates. Furthermore, since the optical arrangement must be changed every time a hologram is photographed, manufacturing becomes very complicated and manufacturing accuracy becomes a problem. When using a hologram in a light beam scanning device, the larger N is, the smaller the aberration of the scanning beam can be. However, for the above reasons, N is limited, so it is not possible to obtain a light beam scanning device using a hologram with small aberrations. Ta.
この発明の目的は、合成する球面波の数Ｎを増
加することなく、走査ビームの収差が小さい光ビ
ームの走査方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a light beam scanning method in which the aberration of the scanning beam is small without increasing the number N of spherical waves to be synthesized.
この発明の光ビームの走査方法は、位相分布φ
が(1)式で表わされる干渉縞を記録したホログラム
と、前記ホログラムを照射する光を発生する光ビ
ーム発生器と、前記ホログラムを移動する手段と
から構成される光ビーム走査装置において、前記
ホログラムの±２次以上の回折次数の回折光を走
査ビームとしたことを特徴とする光ビームの走査
方法である。 The light beam scanning method of this invention has a phase distribution φ
In a light beam scanning device comprising a hologram recording interference fringes represented by equation (1), a light beam generator generating light to irradiate the hologram, and means for moving the hologram, the hologram This is a light beam scanning method characterized in that the scanning beam is diffracted light of a diffraction order of ±2nd order or higher.
次に、この発明の原理について説明する。(1)式
で表わされる干渉縞のγ方向に沿つた波数Ｋ（γ）
は、
で表わされる。ホログラムの照射光、±ｍ次の回
折光のγ方向の波数を各々Ｖ及びW±nとすると、
波数の整合から、
W±n＝Ｖ±mK (3)
となる。(3)式から、±ｍ次の回折光に対しては、
ホログラムは、±mKの波数を持つホログラムと
して作用していることが理解される。そこで波数
mKの式を考察すると、
ここに、fi＝fi+N＝fi+2N＝……＝fi+(n-1)N、ｉ＝
１、……、Ｎである。(4)式から、Ｎ個の球面波を
合成したホログラムの±ｍ次回折光は、Nm個の
球面波を合成したホログラムの±１次回折光と同
じ波面を持つ光であることがわかる。 Next, the principle of this invention will be explained. Wave number K (γ) along the γ direction of the interference fringe expressed by equation (1)
teeth, It is expressed as If the wave numbers in the γ direction of the hologram irradiation light and ±m-order diffracted light are V and W ±n , respectively,
From wave number matching, W ±n = V±mK (3). From equation (3), for ±m-order diffracted light,
It is understood that the hologram acts as a hologram with a wave number of ±mK. So the wave number
Considering the formula for mK, Here, f i =f i+N =f i+2N =...=f i+(n-1)N , i=
1,...,N. From equation (4), it can be seen that the ±m-order diffracted light of a hologram composed of N spherical waves has the same wavefront as the ±1st-order diffracted light of a hologram composed of Nm spherical waves.
すなわち、この発明の原理は、Ｎ個の球面波を
合成したホログラムの±ｍ次回折光を使うこと
で、ホログラムを実質上Nm個の球面波を合成し
たホログラムとして作用させることにある。 That is, the principle of the present invention is to make the hologram substantially act as a hologram that is a combination of Nm spherical waves by using the ±m-order diffracted light of a hologram that is a combination of N spherical waves.
次に図面を参照して、この発明を詳細に説明す
る。 Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図は、合成する球面波の数がＮ＝２のホロ
グラムの製作光学系を示す図で、点１から発散す
る発散球面波２（焦点距離f1）と、ホログラム記
録媒体５に対して、点２と同じ垂直軸上の点３に
集束する集束球面波４（焦点距離f2）との干渉縞
がホログラム記録媒体５に記録されてホログラム
となる。 FIG. 1 shows an optical system for producing a hologram in which the number of spherical waves to be synthesized is N= 2 . , interference fringes with the focused spherical wave 4 (focal length f 2 ) converging on the point 3 on the same vertical axis as the point 2 are recorded on the hologram recording medium 5 to become a hologram.
第２図は、この発明の一実施例を示す図で、第
１図の光学系で製作したホログラム５を使用した
実施例である。レーザ６とレンズ７とからなる光
ビーム発生器からの光ビーム８はレンズ７で点９
に集束され、発散光となつてホログラム５を照射
する。ホログラム５の２次回折光１０は点１１に
集束する。図に示していないがホログラム移動手
段でホログラム５を紙面に垂直に移動すると、集
束ビーム１０が紙面垂直方向に走査される。ホロ
グラム移動手段としては、例えばホログラム５を
デイスクの円周上に形成し、デイスクを回転する
ことで簡単に実現される。第１図で製作されたホ
ログラム５の１次回折光の焦点距離Ｆは次式で表
わされる。 FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention, which uses a hologram 5 manufactured using the optical system shown in FIG. A light beam 8 from a light beam generator consisting of a laser 6 and a lens 7 is directed to a point 9 by a lens 7.
The hologram 5 is irradiated with the hologram 5 as divergent light. The second-order diffracted light 10 of the hologram 5 is focused on a point 11. Although not shown in the figure, when the hologram 5 is moved perpendicularly to the plane of the paper by a hologram moving means, the focused beam 10 is scanned in the direction perpendicular to the plane of the paper. The hologram moving means can be easily realized, for example, by forming the hologram 5 on the circumference of a disk and rotating the disk. The focal length F of the first-order diffracted light of the hologram 5 manufactured as shown in FIG. 1 is expressed by the following equation.
１／Ｆ＝１／f1＋１／f2 (5)
第２図においては、ホログラム５の２次回折光
を使用しているのでホログラムの２次回折光の焦
点距離F2は、
F2＝Ｆ／２ (6)
となり、第２図における結像関係は
１／ａ＋１／ｂ＝１／F2 (7)
で記述される。 1/F=1/f 1 +1/f 2 (5) In Figure 2, the second-order diffracted light of the hologram 5 is used, so the focal length F 2 of the second-order diffracted light of the hologram is F 2 =F/ 2 (6), and the imaging relationship in FIG. 2 is described as 1/a+1/b=1/F 2 (7).
本実施例では、ホログラムはＮ＝４のホログラ
ムとして作用しているので、収差の小さい走査ビ
ームが得られる。 In this embodiment, since the hologram acts as a hologram with N=4, a scanning beam with small aberrations can be obtained.
又、ホログラム５は、一度のホログラム撮影で
できるので高品質のものが得られる。 Further, since the hologram 5 can be produced by one hologram photographing, a high quality one can be obtained.
第１図は、この発明に使うホログラムの製作光
学系を示す図、第２図は、この発明の一実施例の
光学配置を示す図である。
図において、１は球面波の集束点、２は発散球
面波、３は及び９は球面波の集束点、４は集束球
面波、５はホログラム、６はレーザ、７はレン
ズ、１０は走査ビーム、１１は走査ビームの集束
点を各々表わす。
FIG. 1 is a diagram showing an optical system for producing a hologram used in this invention, and FIG. 2 is a diagram showing an optical arrangement of an embodiment of this invention. In the figure, 1 is a convergence point of a spherical wave, 2 is a diverging spherical wave, 3 and 9 are convergence points of a spherical wave, 4 is a convergent spherical wave, 5 is a hologram, 6 is a laser, 7 is a lens, and 10 is a scanning beam , 11 each represent a focal point of the scanning beam.
Claims (1)
を示す座標、N 〓n=1 １／foはホログラムの１次回折
光の焦点距離の逆数、Ｎは２以上の整数 で表わされる干渉縞を記録したホログラムと、前
記ホログラムを照射する光を発生する光ビーム発
生器と、前記ホログラムを移動する手段とから構
成される光ビーム走査装置において、前記ホログ
ラムの２次以上の正負の次数の高次回折光を走査
ビームとしたことを特徴とする光ビーム走査方
法。[Claims] 1 The phase distribution φ is φ=2π/λ N 〓 n=1 (√ 2 + 2 o −f o ) where λ is the wavelength of the light, γ is the coordinate indicating the position on the hologram, N 〓 n=1 1/f o is the reciprocal of the focal length of the first-order diffracted light of the hologram, N is an integer of 2 or more. A hologram that records interference fringes, and a light beam generator that generates light to irradiate the hologram. and a means for moving the hologram, wherein a high-order diffracted light of a positive or negative order higher than the second order of the hologram is used as the scanning beam.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7741480A JPS574021A (en) | 1980-06-09 | 1980-06-09 | Light beam scanning method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7741480A JPS574021A (en) | 1980-06-09 | 1980-06-09 | Light beam scanning method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS574021A JPS574021A (en) | 1982-01-09 |
| JPS6343722B2 true JPS6343722B2 (en) | 1988-09-01 |
Family
ID=13633271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7741480A Granted JPS574021A (en) | 1980-06-09 | 1980-06-09 | Light beam scanning method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS574021A (en) |
-
1980
- 1980-06-09 JP JP7741480A patent/JPS574021A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS574021A (en) | 1982-01-09 |
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