JPS6348043B2 - - Google Patents
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- JPS6348043B2 JPS6348043B2 JP54122865A JP12286579A JPS6348043B2 JP S6348043 B2 JPS6348043 B2 JP S6348043B2 JP 54122865 A JP54122865 A JP 54122865A JP 12286579 A JP12286579 A JP 12286579A JP S6348043 B2 JPS6348043 B2 JP S6348043B2
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- Japan
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- hologram
- wavelength
- light
- scanning
- interference
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
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Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Description
この発明はホログラムを用いた光ビーム走査装
置に関し、特に、この種の装置の収差補正方法に
関するものである。 ホログラムスキヤナはホログラフイツクに製作
したゾーンプレートを回折格子として利用してゾ
ーンプレートを1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。この様なホ
ログラムスキヤナに使われるホログラム、すなわ
ちホログラフイツクゾーンプレートに記録される
べきホログラム上の干渉縞の位相分布は理論的に
知られており、ホログラム上にx−y軸をとると
位相分布φt(x、y)は、 φt(x、y)=(πr2)/(λF) (1) となる。ここにr2=x2+y2、λは走査ビーム波
長、Fはホログラムの焦点距離である。この様な
位相分布の干渉縞の半径roはφt(x、y)=2πoか
ら次式のようになる。 ro=√2 (2) ここにnは干渉次数を表わす整数である。 (2)式の干渉縞を高い近似度で光学的に製作する
方法が提案されている。その方法で得られる干渉
縞の位相φNは、 φN=2π/λN 〓k=1 (√2+k 2−fk (3) で表わされる。(3)式において、N=1は、従来か
ら知られている球面波と平面波の干渉によるも
の。N=2は、発散球面波と集束球面波の干渉に
よるもので、特願昭53−11711号で提案されてい
る。N3は、ホログラムによる光の積演算すな
わち位相の減算を利用して、N個の球面波の位相
を合成して製作した場合で、本願出願人により、
昭和54年6月21日に特許出願されている。(特願
昭54−78495)(3)式でfkは、球面波の集束点とホ
ログラム記録面との距離で、製作されたホログラ
ムの焦点距離Fは、次式となる。 1/F=N 〓k=1 1/fk (4) 今、説明の便宜上、fkは全て等しいとして、fe
とおくと、 fe=NF (5) となる。(5)式を(3)式に代入すると、 φN=2πN/λ(√2+()2−NF) (6) となり、n次の干渉縞の半径γo″をφN=2πnから
求めると、 となる。この干渉縞を持つホログラムが、理論上
のホログラムである(2)式に近似できるのは、 2λFn≫(λn/N)2 (8) すなわち F≫λn/2N2 (9) のときである。近似度はNの増加と共に良好にな
り走査ビームの収差が小さくなる。今、ホログラ
ムの焦点距離Fに対するホログラムと走査面との
距離の比をMとすると、Mは、ホログラムの移動
距離に対する走査ビームの走査距離の比を表わす
ことになり、Mは走査倍率である。N=1のとき
走査ビームに収差が発生しないのは、M=1、す
なわち製作時と同じ光の一部(平行光)を照射し
てホログラム焦点面上に光ビームを走査する場合
である。Nが大きくなると、近似条件が(9)式であ
るからM≦N2の範囲で収差補正ができる。 しかしながら、N=2のときは、発散球面波と
集束球面波の干渉であるから、比較的簡単にホロ
グラムを製作できるが、N≧3の場合は、ホログ
ラムを介して球面波を合成していくので、非常に
複雑になり、又ホログラムを介して球面波を合成
するためホログラム記録媒体の粒状ノイズ、非線
型ノイズ等が累積し、最終ホログラムの品質が劣
化してしまう。 この発明の目的は、上述の様な製作上の複雑さ
やホログラムの品質劣化のないホログラムスキヤ
ナの収差補正方法を提供することにある。 この発明のホログラムスキヤナの収差補正方法
は、N個の球面波を用いて記録された、干渉縞の
位相分布φが φ=2π/λN 〓k=1 (√2+k 2−fk) (但し、λは干渉光の波長、rはホログラム上の
任意の点の位置を示す座標、N 〓k=1 1/fk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が記録されたホログラフイツ
クゾーンプレートに、前記干渉縞の記録に用いた
干渉光の波長よりも波長の長い単色光を照射して
ホログラムスキヤナの走査ビームの収差を補正す
る方法である。 次にこの発明の原理について、説明する。ホロ
グラム記録時の干渉光の光の波長をλ1、製作時の
波長λ1に対するホログラムの焦点距離をF1とす
ると、理論上のホログラムに対する近似条件は F1≫λ1n/2N2 (10) このホログラムの波長λ2の光に対する焦点距離
F2はホログラムが回折格子であるから F2=F1×λ1/λ2 (11) となる。(10)式(11)式を使つて変形すると、 F2≫λ2n/2N2 2(λ1/λ2)2 (12) となる。一方、今、波長λ2の光に対する焦点距離
F2のホログラムを波長λ2の光の干渉で製作した
場合は、理論上のホログラムに対する近似条件は F2≫λ2n/2N2 (13) である。(12)式と(13)式を比較すると、(12)式右辺
に(λ1/λ2)2の係数がかかつており、λ2>λ1なら
ば、(12)式で表わされるホログラムの方が近似度が
よくなり、走査倍率Mは、(13)式で表わされる
ホログラムに比べ(λ2/λ1)2倍に大きくできる。 次に実施例について説明する。 ホログラム製作時波長λ1、及びホログラムスキ
ヤナとしての使用波長λ2の選択については種々あ
るが、ここでは効果の大きかつた実施例について
述べる。 各波長の組合せ及びその効果は表に示すとおり
である。
置に関し、特に、この種の装置の収差補正方法に
関するものである。 ホログラムスキヤナはホログラフイツクに製作
したゾーンプレートを回折格子として利用してゾ
ーンプレートを1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。この様なホ
ログラムスキヤナに使われるホログラム、すなわ
ちホログラフイツクゾーンプレートに記録される
べきホログラム上の干渉縞の位相分布は理論的に
知られており、ホログラム上にx−y軸をとると
位相分布φt(x、y)は、 φt(x、y)=(πr2)/(λF) (1) となる。ここにr2=x2+y2、λは走査ビーム波
長、Fはホログラムの焦点距離である。この様な
位相分布の干渉縞の半径roはφt(x、y)=2πoか
ら次式のようになる。 ro=√2 (2) ここにnは干渉次数を表わす整数である。 (2)式の干渉縞を高い近似度で光学的に製作する
方法が提案されている。その方法で得られる干渉
縞の位相φNは、 φN=2π/λN 〓k=1 (√2+k 2−fk (3) で表わされる。(3)式において、N=1は、従来か
ら知られている球面波と平面波の干渉によるも
の。N=2は、発散球面波と集束球面波の干渉に
よるもので、特願昭53−11711号で提案されてい
る。N3は、ホログラムによる光の積演算すな
わち位相の減算を利用して、N個の球面波の位相
を合成して製作した場合で、本願出願人により、
昭和54年6月21日に特許出願されている。(特願
昭54−78495)(3)式でfkは、球面波の集束点とホ
ログラム記録面との距離で、製作されたホログラ
ムの焦点距離Fは、次式となる。 1/F=N 〓k=1 1/fk (4) 今、説明の便宜上、fkは全て等しいとして、fe
とおくと、 fe=NF (5) となる。(5)式を(3)式に代入すると、 φN=2πN/λ(√2+()2−NF) (6) となり、n次の干渉縞の半径γo″をφN=2πnから
求めると、 となる。この干渉縞を持つホログラムが、理論上
のホログラムである(2)式に近似できるのは、 2λFn≫(λn/N)2 (8) すなわち F≫λn/2N2 (9) のときである。近似度はNの増加と共に良好にな
り走査ビームの収差が小さくなる。今、ホログラ
ムの焦点距離Fに対するホログラムと走査面との
距離の比をMとすると、Mは、ホログラムの移動
距離に対する走査ビームの走査距離の比を表わす
ことになり、Mは走査倍率である。N=1のとき
走査ビームに収差が発生しないのは、M=1、す
なわち製作時と同じ光の一部(平行光)を照射し
てホログラム焦点面上に光ビームを走査する場合
である。Nが大きくなると、近似条件が(9)式であ
るからM≦N2の範囲で収差補正ができる。 しかしながら、N=2のときは、発散球面波と
集束球面波の干渉であるから、比較的簡単にホロ
グラムを製作できるが、N≧3の場合は、ホログ
ラムを介して球面波を合成していくので、非常に
複雑になり、又ホログラムを介して球面波を合成
するためホログラム記録媒体の粒状ノイズ、非線
型ノイズ等が累積し、最終ホログラムの品質が劣
化してしまう。 この発明の目的は、上述の様な製作上の複雑さ
やホログラムの品質劣化のないホログラムスキヤ
ナの収差補正方法を提供することにある。 この発明のホログラムスキヤナの収差補正方法
は、N個の球面波を用いて記録された、干渉縞の
位相分布φが φ=2π/λN 〓k=1 (√2+k 2−fk) (但し、λは干渉光の波長、rはホログラム上の
任意の点の位置を示す座標、N 〓k=1 1/fk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が記録されたホログラフイツ
クゾーンプレートに、前記干渉縞の記録に用いた
干渉光の波長よりも波長の長い単色光を照射して
ホログラムスキヤナの走査ビームの収差を補正す
る方法である。 次にこの発明の原理について、説明する。ホロ
グラム記録時の干渉光の光の波長をλ1、製作時の
波長λ1に対するホログラムの焦点距離をF1とす
ると、理論上のホログラムに対する近似条件は F1≫λ1n/2N2 (10) このホログラムの波長λ2の光に対する焦点距離
F2はホログラムが回折格子であるから F2=F1×λ1/λ2 (11) となる。(10)式(11)式を使つて変形すると、 F2≫λ2n/2N2 2(λ1/λ2)2 (12) となる。一方、今、波長λ2の光に対する焦点距離
F2のホログラムを波長λ2の光の干渉で製作した
場合は、理論上のホログラムに対する近似条件は F2≫λ2n/2N2 (13) である。(12)式と(13)式を比較すると、(12)式右辺
に(λ1/λ2)2の係数がかかつており、λ2>λ1なら
ば、(12)式で表わされるホログラムの方が近似度が
よくなり、走査倍率Mは、(13)式で表わされる
ホログラムに比べ(λ2/λ1)2倍に大きくできる。 次に実施例について説明する。 ホログラム製作時波長λ1、及びホログラムスキ
ヤナとしての使用波長λ2の選択については種々あ
るが、ここでは効果の大きかつた実施例について
述べる。 各波長の組合せ及びその効果は表に示すとおり
である。
【表】
上記実施例では、表に示した様な著しい収差補
正効果に加えて次の様な効果がある。 実施例1及び2の製作波長では、ホログラム記
録材料として、ホトレジスト膜が使用できるの
で、位相型の回折効率の高いホログラムが直接得
られる。又、GaAs半導体レーザの様な長波長に
対して、感度のある分解能の高い感光材料が無い
ので本実施例の様に製作波長が短波長であること
は、感光材料の選択が容易になる。さらに、好し
いことには、短波長で製作して長波長で使用する
ので回折角(走査角)も大きくなる。これは、ホ
ログラム製作光学系の光学部品の明るさを大きく
することなく、大きな走査角が得られることにな
り、大走査角のホログラムの製作が容易となる利
点もある。 次に図面を参照して、この発明をさらに詳細に
説明する。 第1図は、この発明でいうところのホログラム
スキヤナの一構成例を示す斜視図で、レーザ1と
レンズ2とから成る光ビーム発生器からの光ビー
ムが、ホログラム移動手段であるモータ3で回転
されるデイスク4の円周上に配置されたホログラ
ム5〜12を照射する。 ホログラムからの回折ビーム13が、デイスク
の回転と共に走査面14上を走査線15で示す様
に走査する。 第2図は、第1図に示したホログラムスキヤナ
に使うホログラムの製作光学系を示す図で、本発
明でいうN=2、すなわち、発散球面波と集束球
面波の干渉による場合のホログラムの製作光学系
を示す。第2図において、レーザ装置(図示せ
ず)からの光ビームはビームスプリツタ(図示せ
ず)で2つの可干渉ビームにわけられ、その一方
のビーム16はレンズ17で点18に集束する集
束球面に変換され、もう一方のビーム19はレン
ズ20で変換され点21から発散する発散球面波
としてホログラム記録面22で互に干渉し、干渉
縞を形成し、ホログラム記録面22に置かれた例
えばホログラフイツク乾板に記録される。第2図
で集束点18及び21は、ホログラム記録面22
上の同一法線上にあり、ゾーンプレートが形成さ
れる。ホログラムとしての焦点距離Fは、1/F
=1/f1+1/f2となる。ホログラムスキヤナと
して使用する場合は、ホログラムに垂直に発散球
面波を照射してホログラムを第2図で紙面垂直方
向に移動して光ビームを走査する。 第3図は、上の表にあげた実施例1の場合につ
いて、回折角(走査角)に対する走査ビームの集
束距離を示したものである。23は、製作波長λ1
=4416Åで第2図に示した光学系を用いて発散球
面波と集束球面波の干渉で製作したホログラムを
λ2=6328Åで使用した場合を示す。24は、λ′1
=6328Åで発散球面波と集束球面波の干渉で製作
したホログラムをλ2=6328Åで使用した場合を示
す。いずれも、λ2=6328Åに対してF=100mmの
ホログラムで、走査ビーム半径は100μmである。
第3図でわかるように著しい収差補正効果が得ら
れる。
正効果に加えて次の様な効果がある。 実施例1及び2の製作波長では、ホログラム記
録材料として、ホトレジスト膜が使用できるの
で、位相型の回折効率の高いホログラムが直接得
られる。又、GaAs半導体レーザの様な長波長に
対して、感度のある分解能の高い感光材料が無い
ので本実施例の様に製作波長が短波長であること
は、感光材料の選択が容易になる。さらに、好し
いことには、短波長で製作して長波長で使用する
ので回折角(走査角)も大きくなる。これは、ホ
ログラム製作光学系の光学部品の明るさを大きく
することなく、大きな走査角が得られることにな
り、大走査角のホログラムの製作が容易となる利
点もある。 次に図面を参照して、この発明をさらに詳細に
説明する。 第1図は、この発明でいうところのホログラム
スキヤナの一構成例を示す斜視図で、レーザ1と
レンズ2とから成る光ビーム発生器からの光ビー
ムが、ホログラム移動手段であるモータ3で回転
されるデイスク4の円周上に配置されたホログラ
ム5〜12を照射する。 ホログラムからの回折ビーム13が、デイスク
の回転と共に走査面14上を走査線15で示す様
に走査する。 第2図は、第1図に示したホログラムスキヤナ
に使うホログラムの製作光学系を示す図で、本発
明でいうN=2、すなわち、発散球面波と集束球
面波の干渉による場合のホログラムの製作光学系
を示す。第2図において、レーザ装置(図示せ
ず)からの光ビームはビームスプリツタ(図示せ
ず)で2つの可干渉ビームにわけられ、その一方
のビーム16はレンズ17で点18に集束する集
束球面に変換され、もう一方のビーム19はレン
ズ20で変換され点21から発散する発散球面波
としてホログラム記録面22で互に干渉し、干渉
縞を形成し、ホログラム記録面22に置かれた例
えばホログラフイツク乾板に記録される。第2図
で集束点18及び21は、ホログラム記録面22
上の同一法線上にあり、ゾーンプレートが形成さ
れる。ホログラムとしての焦点距離Fは、1/F
=1/f1+1/f2となる。ホログラムスキヤナと
して使用する場合は、ホログラムに垂直に発散球
面波を照射してホログラムを第2図で紙面垂直方
向に移動して光ビームを走査する。 第3図は、上の表にあげた実施例1の場合につ
いて、回折角(走査角)に対する走査ビームの集
束距離を示したものである。23は、製作波長λ1
=4416Åで第2図に示した光学系を用いて発散球
面波と集束球面波の干渉で製作したホログラムを
λ2=6328Åで使用した場合を示す。24は、λ′1
=6328Åで発散球面波と集束球面波の干渉で製作
したホログラムをλ2=6328Åで使用した場合を示
す。いずれも、λ2=6328Åに対してF=100mmの
ホログラムで、走査ビーム半径は100μmである。
第3図でわかるように著しい収差補正効果が得ら
れる。
第1図はホログラムスキヤナの一構成例を示す
斜視図、第2図はホログラムの製作光学系を示す
図、第3図は、回折角に対する走査ビームの集束
距離の関係を示す図である。 図において、1はレーザ、2,17及び20は
レンズ、3はモータ 4はデイスク 5〜12は
ホログラム、13は回折ビーム 14は走査面
15は走査線 16及び19は可干渉な光ビーム
18及び21は光ビームの集束点 22はホロ
グラム記録面 23は本発明の方法による場合の
回折角と集束距離の関係、24は従来の方法によ
る場合の回折角と集束距離の関係を各々表わす。
斜視図、第2図はホログラムの製作光学系を示す
図、第3図は、回折角に対する走査ビームの集束
距離の関係を示す図である。 図において、1はレーザ、2,17及び20は
レンズ、3はモータ 4はデイスク 5〜12は
ホログラム、13は回折ビーム 14は走査面
15は走査線 16及び19は可干渉な光ビーム
18及び21は光ビームの集束点 22はホロ
グラム記録面 23は本発明の方法による場合の
回折角と集束距離の関係、24は従来の方法によ
る場合の回折角と集束距離の関係を各々表わす。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 N個の球面波を用いて記録された、干渉縞の
位相分布φが φ=2π/λ1N 〓k=1 (√2+K 2−fK) (但し、λ1は干渉光の波長、γはホログラム上の
任意の点の位置を示す座標、N 〓k=1 1/fKは、ホロ
グラムの1次回折光の焦点距離Fの逆数、Nは2
以上の整数) で表わされる干渉縞が記録されたホログラフイツ
クゾーンプレートに b/F≦N2(λ2/λ1)2 なる波長λ2の単色光を照射して走査光を、前記ゾ
ーンプレートから距離bの走査面上で走査するこ
とを特徴とするホログラムスキヤナの収差補正方
法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12286579A JPS5647019A (en) | 1979-09-25 | 1979-09-25 | Aberration correcting method of hologram scanner |
US06/161,970 US4378142A (en) | 1979-06-21 | 1980-06-23 | Hologram made by using a plurality of spherical waves and a device for laser beam scanning by using the hologram |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12286579A JPS5647019A (en) | 1979-09-25 | 1979-09-25 | Aberration correcting method of hologram scanner |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5647019A JPS5647019A (en) | 1981-04-28 |
JPS6348043B2 true JPS6348043B2 (ja) | 1988-09-27 |
Family
ID=14846541
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12286579A Granted JPS5647019A (en) | 1979-06-21 | 1979-09-25 | Aberration correcting method of hologram scanner |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5647019A (ja) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS572018A (en) * | 1980-06-06 | 1982-01-07 | Fujitsu Ltd | Light scanner |
JPS59191007A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-10-30 | Fujitsu Ltd | 光ビ−ム走査方法 |
JPS6035701A (ja) * | 1983-08-06 | 1985-02-23 | Canon Inc | ホログラム素子の作成方法 |
JPS6042733A (ja) * | 1983-08-18 | 1985-03-07 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | ホログラムを用いた光走査装置 |
JPS60156525U (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-18 | 横河電機株式会社 | 光走査装置 |
JPH0627965B2 (ja) * | 1984-05-18 | 1994-04-13 | キヤノン株式会社 | ホログラムの作製法 |
JPS61149918A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-08 | Nec Corp | 光ビ−ム走査装置 |
CA1320855C (en) * | 1985-07-31 | 1993-08-03 | Shin-Ya Hasegawa | Laser beam scanner and its fabricating method |
US6006993A (en) * | 1994-08-17 | 1999-12-28 | Metrologic Instruments, Inc. | Holographic laser scanning system for carrying out laser beam scanning operations with improved scan angle multiplication efficiency and carrying out light collection operations with improved light collection efficiency |
US6547144B1 (en) | 1994-08-17 | 2003-04-15 | Metrologic Instruments, Inc. | Holographic laser scanning system for carrying out light collection operations with improved light collection efficiency |
US6073846A (en) * | 1994-08-17 | 2000-06-13 | Metrologic Instruments, Inc. | Holographic laser scanning system and process and apparatus and method |
US6758402B1 (en) | 1994-08-17 | 2004-07-06 | Metrologic Instruments, Inc. | Bioptical holographic laser scanning system |
US6199759B1 (en) * | 1994-08-17 | 2001-03-13 | Metrologic Instruments, Inc. | Bar code symbol scanning system having a holographic laser scanning disc utilizing maximum light collection surface area thereof and having scanning facets with optimized light collection efficiency |
US7051922B2 (en) | 1994-08-17 | 2006-05-30 | Metrologic Instruments, Inc. | Compact bioptical laser scanning system |
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1979
- 1979-09-25 JP JP12286579A patent/JPS5647019A/ja active Granted
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JPS5453553A (en) * | 1977-10-05 | 1979-04-26 | Fujitsu Ltd | Recording and reconstructing method of hologram |
Also Published As
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---|---|
JPS5647019A (en) | 1981-04-28 |
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