JPH08220461A - 回転多角形体及び平たい面上に反射回折格子を有した二重跳ね返り受動面トラッキング・システム - Google Patents
回転多角形体及び平たい面上に反射回折格子を有した二重跳ね返り受動面トラッキング・システムInfo
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- JPH08220461A JPH08220461A JP7325796A JP32579695A JPH08220461A JP H08220461 A JPH08220461 A JP H08220461A JP 7325796 A JP7325796 A JP 7325796A JP 32579695 A JP32579695 A JP 32579695A JP H08220461 A JPH08220461 A JP H08220461A
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- polygon
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- 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
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/129—Systems in which the scanning light beam is repeatedly reflected from the polygonal mirror
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 凸状及び平たいミラーを用いた複式ミラー回
転多角形体組立体の代わりに、回転多角形体組立体の平
たい面上に反射回折格子を設け、それにより回転多角形
体組立体の重量及び寸法を減少する。 【解決手段】 二重跳ね返り面トラッキング多角形体が
提供され、それにおいて、該二重跳ね返り面トラッキン
グ多角形体上の平たい面上の反射モード折り返し回折格
子素子が、受動面トラッキング・システムで用いられる
小さい角度の偏向を提供するために用いられる。
転多角形体組立体の代わりに、回転多角形体組立体の平
たい面上に反射回折格子を設け、それにより回転多角形
体組立体の重量及び寸法を減少する。 【解決手段】 二重跳ね返り面トラッキング多角形体が
提供され、それにおいて、該二重跳ね返り面トラッキン
グ多角形体上の平たい面上の反射モード折り返し回折格
子素子が、受動面トラッキング・システムで用いられる
小さい角度の偏向を提供するために用いられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転多角形体及び
二重跳ね返り受動面トラッキング・システムに関し、特
に、凸状及び平たいミラーを用いた複式ミラー回転多角
形体組立体の代わりに回転多角形体組立体の平たい面上
に反射回折格子を用いたものに関する。
二重跳ね返り受動面トラッキング・システムに関し、特
に、凸状及び平たいミラーを用いた複式ミラー回転多角
形体組立体の代わりに回転多角形体組立体の平たい面上
に反射回折格子を用いたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ビームの伝播は３つの基本的な手段、
すなわち、ミラーによる反射、レンズによる屈折、及び
回折格子による回折、により変更され得る。光学システ
ムは、所望の光学変換を達成するために伝統的に反射及
び屈折に依存している。ミラー及びレンズ素子に基づい
た光学設計は、良く創設されかつ洗練されたプロセスで
ある。最近まで、回折による問題、及び高効率の回折素
子を製造する問題は、回折素子を光学システムもしくは
光学系の実施し難い構成要素にしてきた。
すなわち、ミラーによる反射、レンズによる屈折、及び
回折格子による回折、により変更され得る。光学システ
ムは、所望の光学変換を達成するために伝統的に反射及
び屈折に依存している。ミラー及びレンズ素子に基づい
た光学設計は、良く創設されかつ洗練されたプロセスで
ある。最近まで、回折による問題、及び高効率の回折素
子を製造する問題は、回折素子を光学システムもしくは
光学系の実施し難い構成要素にしてきた。
【０００３】回折性プロセスは単に光ビームの方向を変
えるのではない。回折は、屈折及び反射とは違って、光
ビームを多くのビームに分け、その各々は異なった角度
もしくは順序で方向を変えられる。所望の角度だけ方向
が変えられる入射光のパーセンテージは、回折効率と称
される。回折素子の回折効率は素子の表面の輪郭によっ
て決定される。所望の角度だけ方向を変えられない光が
相当のものならば、結果は、光学系のイメージもしくは
出力平面において耐え難い量のスキャタもしくは散乱光
（scatter)となるであろう。
えるのではない。回折は、屈折及び反射とは違って、光
ビームを多くのビームに分け、その各々は異なった角度
もしくは順序で方向を変えられる。所望の角度だけ方向
が変えられる入射光のパーセンテージは、回折効率と称
される。回折素子の回折効率は素子の表面の輪郭によっ
て決定される。所望の角度だけ方向を変えられない光が
相当のものならば、結果は、光学系のイメージもしくは
出力平面において耐え難い量のスキャタもしくは散乱光
（scatter)となるであろう。
【０００４】理論的には、軸上に回折位相素子(diffrac
tive phase elements)は１００パーセントの回折効率を
達成することができる。しかしながら、この効率を達成
するために、連続位相表面輪郭が必要である。この表面
輪郭の理論的回折効率もまた、波長の変化に対して比較
的感度が良い。対照してみると、屈折素子は、殆どの透
過帯に渡って、スループット(throughput)に関して、波
長に対する感度が悪い。
tive phase elements)は１００パーセントの回折効率を
達成することができる。しかしながら、この効率を達成
するために、連続位相表面輪郭が必要である。この表面
輪郭の理論的回折効率もまた、波長の変化に対して比較
的感度が良い。対照してみると、屈折素子は、殆どの透
過帯に渡って、スループット(throughput)に関して、波
長に対する感度が悪い。
【０００５】しかしながら、単純な回折素子は、光の単
一波長を有しかつ単純なビーム変更だけを必要とする、
プリンティング及びコピーイング・システムのようなシ
ステムでの使用のために設計され得る。単純な回折光学
素子を用いることの１つの長所は、回折光学素子が概し
てより小さく、より薄くそしてより軽いということであ
り、光学系の全体の寸法及び重量を減少する。単純な回
折光学素子を用いることの第２の長所は、マスタ（a ma
ster) が一度作られてしまうと、単純なスタンピングも
しくはプレス製造技術を用いて製造され得るということ
であり、製造価格を減少する。
一波長を有しかつ単純なビーム変更だけを必要とする、
プリンティング及びコピーイング・システムのようなシ
ステムでの使用のために設計され得る。単純な回折光学
素子を用いることの１つの長所は、回折光学素子が概し
てより小さく、より薄くそしてより軽いということであ
り、光学系の全体の寸法及び重量を減少する。単純な回
折光学素子を用いることの第２の長所は、マスタ（a ma
ster) が一度作られてしまうと、単純なスタンピングも
しくはプレス製造技術を用いて製造され得るということ
であり、製造価格を減少する。
【０００６】図１に示される従来の面トラッキング偏向
は、複式回転多角形体もしくはポリゴン(a dual rotati
ng polygon) ２の平たい面４の上にある（もしくは設計
選択に依存して、下にある）凸面６上の焦点合わせされ
たビームの最初の跳ね返りを通して与えられる。この凸
面６は、焦点合わせされたビームに対して必要とされる
小さい角度、すなわちおおよそ１．５×ビームの拡がり
を与え、それ故、複式パス・フーリエ変換レンズを通る
その走行はそれを戻して、走査の開始点から走査の終り
を通して下の平たい面４上に視準されかつセンタリング
される。この構成は、当該技術において良く知られてい
る。音響光学偏向器もしくは超音波光偏向器よりも非常
に費用がかからないように現在工夫されているけれど
も、標準のポリゴンもしくは多角形体に対して正当に合
わされた凸面を有した第２の多角形体は、多角形体全体
に質量及び寸法を加え、他のものの中でもとりわけ、一
層ゆっくりした回転速度に帰結するであろう。
は、複式回転多角形体もしくはポリゴン(a dual rotati
ng polygon) ２の平たい面４の上にある（もしくは設計
選択に依存して、下にある）凸面６上の焦点合わせされ
たビームの最初の跳ね返りを通して与えられる。この凸
面６は、焦点合わせされたビームに対して必要とされる
小さい角度、すなわちおおよそ１．５×ビームの拡がり
を与え、それ故、複式パス・フーリエ変換レンズを通る
その走行はそれを戻して、走査の開始点から走査の終り
を通して下の平たい面４上に視準されかつセンタリング
される。この構成は、当該技術において良く知られてい
る。音響光学偏向器もしくは超音波光偏向器よりも非常
に費用がかからないように現在工夫されているけれど
も、標準のポリゴンもしくは多角形体に対して正当に合
わされた凸面を有した第２の多角形体は、多角形体全体
に質量及び寸法を加え、他のものの中でもとりわけ、一
層ゆっくりした回転速度に帰結するであろう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、回転
多角形体及び二重跳ね返り受動面トラッキング・システ
ムを提供することであり、より詳細には、凸状及び平た
いミラーを用いた複式ミラー回転多角形体組立体の代わ
りに、回転多角形体組立体の平たい面上に反射回折格子
を設け、それにより回転多角形体組立体の重量及び寸法
を減少することである。
多角形体及び二重跳ね返り受動面トラッキング・システ
ムを提供することであり、より詳細には、凸状及び平た
いミラーを用いた複式ミラー回転多角形体組立体の代わ
りに、回転多角形体組立体の平たい面上に反射回折格子
を設け、それにより回転多角形体組立体の重量及び寸法
を減少することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】要約すれば、本発明の第
１の態様によれば、回転軸及び少なくとも１つの面を有
する回転多角形体が提供される。面はその上に反射モー
ド折り返しされる回折格子素子を有する。反射モード折
り返しされる回折格子素子は、面の１つのエッジと略平
行に延び、そして回転軸に対して概して横断的な方向に
延びる。
１の態様によれば、回転軸及び少なくとも１つの面を有
する回転多角形体が提供される。面はその上に反射モー
ド折り返しされる回折格子素子を有する。反射モード折
り返しされる回折格子素子は、面の１つのエッジと略平
行に延び、そして回転軸に対して概して横断的な方向に
延びる。
【０００９】より詳細には、第１の態様の発明によれ
ば、回転軸及び少なくとも１つの反射面を有した回転多
角形体であって、各々が２つの反射部分を有する面を備
え、２つの反射部分は、回転軸に対して概して横方向に
面を横切って延び、一方の部分は反射モード回折格子で
ある回転多角形体が提供される。
ば、回転軸及び少なくとも１つの反射面を有した回転多
角形体であって、各々が２つの反射部分を有する面を備
え、２つの反射部分は、回転軸に対して概して横方向に
面を横切って延び、一方の部分は反射モード回折格子で
ある回転多角形体が提供される。
【００１０】本発明の第２の態様によれば、レンズ及び
ミラーと共に回転多角形体を使用し、その上に反射モー
ド折り返しされる回折格子素子を有した受動面トラッキ
ング・システムも提供される。
ミラーと共に回転多角形体を使用し、その上に反射モー
ド折り返しされる回折格子素子を有した受動面トラッキ
ング・システムも提供される。
【００１１】より詳細には、第２の態様の発明によれ
ば、受動面トラッキング・システムであって、 Ａ）回転軸及び少なくとも１つの反射面を有した回転多
角形体であって、各面は、回転軸に対して概して横方向
に面を横切って延びる２つの反射部分を有し、一方の部
分は反射モード回折格子であり、他方の部分は平たい反
射面である前記回転多角形体と、 Ｂ）反射器と、 Ｃ）焦点距離を有したレンズ手段と、を備え、 Ｄ）前記多角形体、前記レンズ手段及び前記反射器は、
前記多角形体反射モード折り返しされる回折格子素子が
前記レンズ手段を介して前記反射器に第１の通路に沿っ
てビームを反射するように互いに対して構成されかつ配
列されており、前記反射器は、前記多角形体反射モード
折り返しされる回折格子素子から反射されたビームを受
信し、該ビームを前記レンズ手段を介して前記多角形体
の平たい面に第２の通路を介して反射し、そして前記平
たい面は、後走査方向に前記反射器から受信されるビー
ムを反射する、ようにした受動面トラッキング・システ
ムが提供される。
ば、受動面トラッキング・システムであって、 Ａ）回転軸及び少なくとも１つの反射面を有した回転多
角形体であって、各面は、回転軸に対して概して横方向
に面を横切って延びる２つの反射部分を有し、一方の部
分は反射モード回折格子であり、他方の部分は平たい反
射面である前記回転多角形体と、 Ｂ）反射器と、 Ｃ）焦点距離を有したレンズ手段と、を備え、 Ｄ）前記多角形体、前記レンズ手段及び前記反射器は、
前記多角形体反射モード折り返しされる回折格子素子が
前記レンズ手段を介して前記反射器に第１の通路に沿っ
てビームを反射するように互いに対して構成されかつ配
列されており、前記反射器は、前記多角形体反射モード
折り返しされる回折格子素子から反射されたビームを受
信し、該ビームを前記レンズ手段を介して前記多角形体
の平たい面に第２の通路を介して反射し、そして前記平
たい面は、後走査方向に前記反射器から受信されるビー
ムを反射する、ようにした受動面トラッキング・システ
ムが提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】さて図２を参照すると、標準の平
たい面(flat facet)１４上の反射モード折り返しされる
回折格子素子(a reflective mode replicated diffract
ion gratingelement)１２を有した二重跳ね返り面トラ
ッキング多角形体(a double bouncefacet tracking pol
ygon) １０のインプリテーションが示されている。二重
跳ね返り面トラッキング多角形体１０は、回転軸８を有
する。反射モード折り返しされる回折格子素子１２は、
回転軸８に対して概して横切っている平たい面１４のエ
ッジに対して平行に走る。この反射モード折り返しされ
る回折格子素子１２は、図１に示された凸面６を有した
余分の多角形体に対する必要性を除去している。さら
に、必要とされる矢状のオフセットの量を減少する。
たい面(flat facet)１４上の反射モード折り返しされる
回折格子素子(a reflective mode replicated diffract
ion gratingelement)１２を有した二重跳ね返り面トラ
ッキング多角形体(a double bouncefacet tracking pol
ygon) １０のインプリテーションが示されている。二重
跳ね返り面トラッキング多角形体１０は、回転軸８を有
する。反射モード折り返しされる回折格子素子１２は、
回転軸８に対して概して横切っている平たい面１４のエ
ッジに対して平行に走る。この反射モード折り返しされ
る回折格子素子１２は、図１に示された凸面６を有した
余分の多角形体に対する必要性を除去している。さら
に、必要とされる矢状のオフセットの量を減少する。
【００１３】図２に示されるように、入ってくるビーム
２６は、例えば、走査の開始と走査の中心との間の多角
形体面に焦点合わせされる(foucused)。二重跳ね返り面
トラッキングの設計制約のために、最初の跳ね返りにお
ける焦点合わせされた小さいビームが、大きい走査効率
を提供し、そしてフーリエ変換レンズに対して小さい充
分な焦点距離を提供する。戻されたビーム３０は平たい
面１４上にセンタリングされる（centered) ように示さ
れている。
２６は、例えば、走査の開始と走査の中心との間の多角
形体面に焦点合わせされる(foucused)。二重跳ね返り面
トラッキングの設計制約のために、最初の跳ね返りにお
ける焦点合わせされた小さいビームが、大きい走査効率
を提供し、そしてフーリエ変換レンズに対して小さい充
分な焦点距離を提供する。戻されたビーム３０は平たい
面１４上にセンタリングされる（centered) ように示さ
れている。
【００１４】図３乃至図５は、フーリエ変換レンズ２０
及びミラー２２と一緒に二重跳ね返り面トラッキング多
角形体１０を用いた面トラッキング・システム２４の接
平面図を示す。図３は、入ってくるビーム２６が走査点
のスタートもしくは開始点にある面トラッキング・シス
テム２４を示す。図４は、入ってくるビーム２６が走査
点の中央にあるときの面トラッキング・システム２４を
示し、図５は、入ってくるビーム２６が走査点の終りに
あるときの面トラッキング・システム２４を示す。図３
−図５の各々において、入ってくるビーム２６は、二重
跳ね返り面トラッキング多角形体１０によって反射され
る。反射されたビーム２８は、次に、ミラー２２で受信
される前に、フーリエ変換レンズ２０を通る。ミラー２
２から反射されるビーム３０は、次に、二重跳ね返り面
トラッキング多角形体１０により受信される前に、再
度、フーリエ変換レンズ２０を通る。ビーム３０が、二
重跳ね返り面トラッキング多角形体１０によって受信さ
れるとき、それは矢状に(sagittally)変位されており、
そしてビーム３０が走査の開始点にあるか、走査の中央
にあるか、もしくは走査点の終りにあるかに無関係に、
平たい面１４の中央で受信される。
及びミラー２２と一緒に二重跳ね返り面トラッキング多
角形体１０を用いた面トラッキング・システム２４の接
平面図を示す。図３は、入ってくるビーム２６が走査点
のスタートもしくは開始点にある面トラッキング・シス
テム２４を示す。図４は、入ってくるビーム２６が走査
点の中央にあるときの面トラッキング・システム２４を
示し、図５は、入ってくるビーム２６が走査点の終りに
あるときの面トラッキング・システム２４を示す。図３
−図５の各々において、入ってくるビーム２６は、二重
跳ね返り面トラッキング多角形体１０によって反射され
る。反射されたビーム２８は、次に、ミラー２２で受信
される前に、フーリエ変換レンズ２０を通る。ミラー２
２から反射されるビーム３０は、次に、二重跳ね返り面
トラッキング多角形体１０により受信される前に、再
度、フーリエ変換レンズ２０を通る。ビーム３０が、二
重跳ね返り面トラッキング多角形体１０によって受信さ
れるとき、それは矢状に(sagittally)変位されており、
そしてビーム３０が走査の開始点にあるか、走査の中央
にあるか、もしくは走査点の終りにあるかに無関係に、
平たい面１４の中央で受信される。
【００１５】図６は、矢状平面図における面トラッキン
グ・システム２４を示す。入ってくるビーム２６は、反
射モード折り返しされる回折格子素子１２で受信され、
反射されたビーム２８は、ミラー２２で受信される前に
フーリエ変換レンズ２０を通る。ミラー２２は、ビーム
３０をフーリエ変換レンズ２０を通して平たい面１４に
反射し戻す。
グ・システム２４を示す。入ってくるビーム２６は、反
射モード折り返しされる回折格子素子１２で受信され、
反射されたビーム２８は、ミラー２２で受信される前に
フーリエ変換レンズ２０を通る。ミラー２２は、ビーム
３０をフーリエ変換レンズ２０を通して平たい面１４に
反射し戻す。
【００１６】反射モード折り返しされる回折格子素子１
２は反射性回折格子であり、従来技術のアルミニウム・
ダイアモンド仕上げ面(aluminum diamond-turned face
t) に接着された、マスタから折り返される(replicated
off a master) ＵＶ硬化されたエポキシ・フィルムで
あることができる。代替的には、プラスチック成形され
た多角形の実際性に依存して、反射モード折り返しされ
る回折格子素子１２は成形プロセスの部分であり得る。
２は反射性回折格子であり、従来技術のアルミニウム・
ダイアモンド仕上げ面(aluminum diamond-turned face
t) に接着された、マスタから折り返される(replicated
off a master) ＵＶ硬化されたエポキシ・フィルムで
あることができる。代替的には、プラスチック成形され
た多角形の実際性に依存して、反射モード折り返しされ
る回折格子素子１２は成形プロセスの部分であり得る。
【００１７】反射モード折り返しされる回折格子素子１
２の寸法の分析により、面に対する個々の回折格子溝表
面のブレーズ角(blazing angles)が多角形体の回転に対
して線形的に変化するということが示される。ピッチは
略一定のままであるが幾分変化する。
２の寸法の分析により、面に対する個々の回折格子溝表
面のブレーズ角(blazing angles)が多角形体の回転に対
して線形的に変化するということが示される。ピッチは
略一定のままであるが幾分変化する。
【００１８】反射モード折り返しされる回折格子素子１
２は、ピッチＰにより分離され図７に示されたブレーズ
角δを有する一連の溝３４を含む。多角形体の回転角θ
の関数として面を横切る、多角形体回転角θ及びピッチ
関係P(θ) に対する反射モード折り返しされる回折格子
素子１２の溝３４のブレーズ角関係δ (θ) の一次分析
が与えられる。ブレーズ角δは多角形体回転角θに対し
て線形であり、そしてピッチＰは多角形体回転角θと共
に非常に僅かに変化することが示されるであろう。
２は、ピッチＰにより分離され図７に示されたブレーズ
角δを有する一連の溝３４を含む。多角形体の回転角θ
の関数として面を横切る、多角形体回転角θ及びピッチ
関係P(θ) に対する反射モード折り返しされる回折格子
素子１２の溝３４のブレーズ角関係δ (θ) の一次分析
が与えられる。ブレーズ角δは多角形体回転角θに対し
て線形であり、そしてピッチＰは多角形体回転角θと共
に非常に僅かに変化することが示されるであろう。
【００１９】図３−図５において、線４０は、平たい面
１４が走査位置の中央にあるとき、平たい面１４の面に
対して垂直の線である。ＣＯＳ線４２は、平たい面１４
が走査位置の中央にある場合にビーム３０が取るであろ
う行路である。面トラッキング偏向振幅角Φと、反射さ
れたビーム２８及びＣＯＳ線４２間で測定される並進運
動距離Δとがある。余弦オフセット角αは垂直線４０か
ら測定される。平たい面１４は幅Ｗを有する。二重跳ね
返り面トラッキング多角形体１０は、面の全数ｎを有
し、そしてフーリエ変換レンズ２０は有効焦点距離Ｆを
有する。
１４が走査位置の中央にあるとき、平たい面１４の面に
対して垂直の線である。ＣＯＳ線４２は、平たい面１４
が走査位置の中央にある場合にビーム３０が取るであろ
う行路である。面トラッキング偏向振幅角Φと、反射さ
れたビーム２８及びＣＯＳ線４２間で測定される並進運
動距離Δとがある。余弦オフセット角αは垂直線４０か
ら測定される。平たい面１４は幅Ｗを有する。二重跳ね
返り面トラッキング多角形体１０は、面の全数ｎを有
し、そしてフーリエ変換レンズ２０は有効焦点距離Ｆを
有する。
【００２０】一次近似において以下の式が適用される：
ＣＯＳ線４２及び平均面寸法射影の双方に対するビーム
３０の並進運動距離Δは余弦オフセット角αの余弦によ
って割られた幅Ｗに等しく、以下の式で表現される： （１） Δ＝Ｗ／ｃｏｓα
ＣＯＳ線４２及び平均面寸法射影の双方に対するビーム
３０の並進運動距離Δは余弦オフセット角αの余弦によ
って割られた幅Ｗに等しく、以下の式で表現される： （１） Δ＝Ｗ／ｃｏｓα
【００２１】入ってくるビームの、１／ｅ2 にビーム強
度が降下する場合に測定される、１／ｅ2 スポット直径
が、二重跳ね返り面トラッキング多角形体１０のシステ
ム要件及び光受容体の解像度要件によって要求されるよ
うに、光受容体において、２ｒp ならば、次に、截頭比
(a truncation ratio)は、面寸法にスポット寸法を関係
させるよう定義され得、すなわち： （２） （Ｗｃｏｓα）／２ｒp ＝ａ
度が降下する場合に測定される、１／ｅ2 スポット直径
が、二重跳ね返り面トラッキング多角形体１０のシステ
ム要件及び光受容体の解像度要件によって要求されるよ
うに、光受容体において、２ｒp ならば、次に、截頭比
(a truncation ratio)は、面寸法にスポット寸法を関係
させるよう定義され得、すなわち： （２） （Ｗｃｏｓα）／２ｒp ＝ａ
【００２２】最初の跳ね返りにおいて入ってくるビーム
２６の１／ｅ2 スポット直径としてｒ1 を定義すれば、
次に、並進運動距離Δは、有効焦点距離Ｆに、面トラッ
キング偏向振幅角Φを乗算したものに等しく、すなわ
ち： （３） Δ＝ＦΦ そして （４） ｒp ＝λＦ／πｒ1 ここに、λは光の波長に等しい。
２６の１／ｅ2 スポット直径としてｒ1 を定義すれば、
次に、並進運動距離Δは、有効焦点距離Ｆに、面トラッ
キング偏向振幅角Φを乗算したものに等しく、すなわ
ち： （３） Δ＝ＦΦ そして （４） ｒp ＝λＦ／πｒ1 ここに、λは光の波長に等しい。
【００２３】式（１）における並進運動距離Δに対する
関係を式（３）に代入すれば、新しい式が以下に対して
解かれ得る： （５） Φ＝Ｗ／Ｆｃｏｓα
関係を式（３）に代入すれば、新しい式が以下に対して
解かれ得る： （５） Φ＝Ｗ／Ｆｃｏｓα
【００２４】式（２）を式（４）に代入し、ｒ1 に対し
て解けば、以下が生成される： （６） ｒ1 ＝２λＦａ／πＷｃｏｓα
て解けば、以下が生成される： （６） ｒ1 ＝２λＦａ／πＷｃｏｓα
【００２５】二重跳ね返り面トラッキング多角形体１０
が回転するとき、平たい面１４は、平たい面１４が走査
位置の開始点から走査位置の終りまで回転するにつれ、
最大面トラッキング偏向振幅角Φmax を通して回転す
る。図２及び図４に示された面トラッキング偏向振幅角
Φは、従って、最大面トラッキング偏向振幅角Φmax の
１／２に等しい。最大面トラッキング偏向振幅角Φmax
は、また、式（５）から最大偏向角にも等しい、すなわ
ち （７） Φmax ＝Ｗｆ／Ｆｃｏｓα ここに、ｆは走査効率係数である。
が回転するとき、平たい面１４は、平たい面１４が走査
位置の開始点から走査位置の終りまで回転するにつれ、
最大面トラッキング偏向振幅角Φmax を通して回転す
る。図２及び図４に示された面トラッキング偏向振幅角
Φは、従って、最大面トラッキング偏向振幅角Φmax の
１／２に等しい。最大面トラッキング偏向振幅角Φmax
は、また、式（５）から最大偏向角にも等しい、すなわ
ち （７） Φmax ＝Ｗｆ／Ｆｃｏｓα ここに、ｆは走査効率係数である。
【００２６】さて、図７を参照すると、平たい面１４が
走査位置の開始点及び走査位置の中央の間にあるように
二重跳ね返り面トラッキング多角形体１０が回転される
場合、平たい面１４上の反射モード折り返しされる回折
格子素子１２に、入ってくるビーム２６が当たるように
示されている。二重跳ね返り面トラッキング多角形体１
０は、平たい面１４と直角である垂直線４６に対して測
定される多角形体回転角θだけ回転される。垂直線４４
が溝３４と直角に引かれ、そしてビーム反射角ηは垂直
線４４に対して測定される。ビーム反射角ηは、余弦オ
フセット角αと、面トラッキング偏向振幅角Φと、多角
形体回転角θを加算したものであり、すなわち （８） η＝α＋δ＋θ である。
走査位置の開始点及び走査位置の中央の間にあるように
二重跳ね返り面トラッキング多角形体１０が回転される
場合、平たい面１４上の反射モード折り返しされる回折
格子素子１２に、入ってくるビーム２６が当たるように
示されている。二重跳ね返り面トラッキング多角形体１
０は、平たい面１４と直角である垂直線４６に対して測
定される多角形体回転角θだけ回転される。垂直線４４
が溝３４と直角に引かれ、そしてビーム反射角ηは垂直
線４４に対して測定される。ビーム反射角ηは、余弦オ
フセット角αと、面トラッキング偏向振幅角Φと、多角
形体回転角θを加算したものであり、すなわち （８） η＝α＋δ＋θ である。
【００２７】式（８）を一次近似に適用すると、ビーム
反射角２ηは、走査位置の開始点においては、２倍の最
大余弦オフセット角αmax から最大面トラッキング偏向
振幅角Φmax の半分を差し引いたものでなければなら
ず、走査位置の終りにおいては、２倍の最大余弦オフセ
ット角αmax に最大面トラッキング偏向振幅角Φmax の
半分を加算したものでなければならないということが分
かり、これらを以下に、走査位置の開始点におけるη
sos の式（９）及び走査位置の終りにおけるηeosの
（１０）で表す： （９） ηsos ＝２α−（Φmax ／２） （１０） ηeos ＝２α＋（Φmax ／２）
反射角２ηは、走査位置の開始点においては、２倍の最
大余弦オフセット角αmax から最大面トラッキング偏向
振幅角Φmax の半分を差し引いたものでなければなら
ず、走査位置の終りにおいては、２倍の最大余弦オフセ
ット角αmax に最大面トラッキング偏向振幅角Φmax の
半分を加算したものでなければならないということが分
かり、これらを以下に、走査位置の開始点におけるη
sos の式（９）及び走査位置の終りにおけるηeosの
（１０）で表す： （９） ηsos ＝２α−（Φmax ／２） （１０） ηeos ＝２α＋（Φmax ／２）
【００２８】これらの式（７）、（９）及び（１０）か
ら、面トラッキング偏向振幅角Φは以下の形態の線形表
現を有さなければならない： （１１） Φ＝ｃθ＋ｄ ここに、ｃ及びｄは定数である。式（７）、（９）、
（１０）及び（１１）を用い、かつ代入して定数ｃ及び
ｄについて解くと、面トラッキング偏向振幅角Φに対し
て以下の式を生成する。 （１２） Φ＝Ｗ／（４Ｆｃｏｓα）［（Ｎ／π）θ−ｆ］ ここに、ｆは走査効率係数である。
ら、面トラッキング偏向振幅角Φは以下の形態の線形表
現を有さなければならない： （１１） Φ＝ｃθ＋ｄ ここに、ｃ及びｄは定数である。式（７）、（９）、
（１０）及び（１１）を用い、かつ代入して定数ｃ及び
ｄについて解くと、面トラッキング偏向振幅角Φに対し
て以下の式を生成する。 （１２） Φ＝Ｗ／（４Ｆｃｏｓα）［（Ｎ／π）θ−ｆ］ ここに、ｆは走査効率係数である。
【００２９】式（１２）は、反射モード折り返しされる
回折格子素子１２からの所望の反射を表す。
回折格子素子１２からの所望の反射を表す。
【００３０】式（８）及び式（１２）を用い、多角形体
回転角θの関数としてのブレーズ角δに対する一次近似
（a first order approximation) は、 （１３） δ=[ＷＮ/(８πＦｃｏｓα)-１] θ−Ｗｆ/(８πＦｃｏｓα) として導出され得る。
回転角θの関数としてのブレーズ角δに対する一次近似
（a first order approximation) は、 （１３） δ=[ＷＮ/(８πＦｃｏｓα)-１] θ−Ｗｆ/(８πＦｃｏｓα) として導出され得る。
【００３１】この式から、ブレーズ角δは多角形体回転
角θに対して線形的に変化するということが明瞭であ
る。
角θに対して線形的に変化するということが明瞭であ
る。
【００３２】図７に戻ると、入ってくるビーム２６はま
た、反射モード折り返しされる回折格子素子１２に入射
する平面波である。ビーム反射角ηの２倍である正味の
反射角は、入射角(indent angle)と、反射されたビーム
２８の角度とを加算したものに等しくなければならな
い。これは式 （１４） ２（α＋θ＋δ）＝（α＋θ）＋（α＋θ＋２δ） で表され得る。
た、反射モード折り返しされる回折格子素子１２に入射
する平面波である。ビーム反射角ηの２倍である正味の
反射角は、入射角(indent angle)と、反射されたビーム
２８の角度とを加算したものに等しくなければならな
い。これは式 （１４） ２（α＋θ＋δ）＝（α＋θ）＋（α＋θ＋２δ） で表され得る。
【００３３】入射ビームが従わなければならない一次回
折格子(The first order grating)の式は、 （１５） ｓｉｎθout ＝λ／ｐ−ｓｉｎθinc である。
折格子(The first order grating)の式は、 （１５） ｓｉｎθout ＝λ／ｐ−ｓｉｎθinc である。
【００３４】式（１４）及び（１５）を用いて、多角形
体回転角θの関数としてのピッチＰに対する一次近似
は、 （１６） ｐ＝λ／［ｓｉｎ（α＋θ＋２δ）＋ｓｉｎ（α＋θ）］ である。
体回転角θの関数としてのピッチＰに対する一次近似
は、 （１６） ｐ＝λ／［ｓｉｎ（α＋θ＋２δ）＋ｓｉｎ（α＋θ）］ である。
【００３５】多角形体回転角θの関数としてブレーズ角
δ及びピッチＰに対し式（１３）及び（１６）を用い、
−９．５度と＋９．５度との間で変化する多角形体回転
角θ及び平たい面１４を有する二重跳ね返り面トラッキ
ング多角形体１０のような例に対する実数を計算する(w
orking out) と、反射モード折り返しされる回折格子素
子１２のピッチＰは、反射モード折り返しされる回折格
子素子１２を横切って僅かに変化するが、ブレーズ角δ
は反射モード折り返しされる回折格子素子１２を横切っ
て変化しないということが示され得る。これは一次分析
(a first orderanalysis) であり、完全分析(a complet
e analysis) は一層高い次数項(higherorder terms)に
帰結し得ることに注意されたい。
δ及びピッチＰに対し式（１３）及び（１６）を用い、
−９．５度と＋９．５度との間で変化する多角形体回転
角θ及び平たい面１４を有する二重跳ね返り面トラッキ
ング多角形体１０のような例に対する実数を計算する(w
orking out) と、反射モード折り返しされる回折格子素
子１２のピッチＰは、反射モード折り返しされる回折格
子素子１２を横切って僅かに変化するが、ブレーズ角δ
は反射モード折り返しされる回折格子素子１２を横切っ
て変化しないということが示され得る。これは一次分析
(a first orderanalysis) であり、完全分析(a complet
e analysis) は一層高い次数項(higherorder terms)に
帰結し得ることに注意されたい。
【００３６】
【発明の効果】受動面トラッキング・システムを設計す
る際にこの方法を用いることに対する長所は、それが、
レーザ・ダイオード源に対する面トラッキングを可能と
し、そして高いコピー品質に帰結するであろうというこ
とである。さらに、現在の方法に対して、価格、寸法、
重量、及び走査速度の長所があるはずである。
る際にこの方法を用いることに対する長所は、それが、
レーザ・ダイオード源に対する面トラッキングを可能と
し、そして高いコピー品質に帰結するであろうというこ
とである。さらに、現在の方法に対して、価格、寸法、
重量、及び走査速度の長所があるはずである。
【図１】平たい及び湾曲した双方の面を有した従来の複
式回転多角形体を示す斜視図である。
式回転多角形体を示す斜視図である。
【図２】反射モード折り返しされる回折格子素子を有す
る二重跳ね返り面トラッキング多角形体を示す概略図で
ある。
る二重跳ね返り面トラッキング多角形体を示す概略図で
ある。
【図３】走査位置の開始点における多角形体の場合に、
図２に示された反射モード折り返しされる回折格子素子
を有した二重跳ね返り面トラッキング多角形体を用いた
面トラッキング・システムを示す図である。
図２に示された反射モード折り返しされる回折格子素子
を有した二重跳ね返り面トラッキング多角形体を用いた
面トラッキング・システムを示す図である。
【図４】走査位置の中央における多角形体の場合に、図
２に示された反射モード折り返しされる回折格子素子を
有した二重跳ね返り面トラッキング多角形体を用いた面
トラッキング・システムを示す図である。
２に示された反射モード折り返しされる回折格子素子を
有した二重跳ね返り面トラッキング多角形体を用いた面
トラッキング・システムを示す図である。
【図５】走査位置の終りにおける多角形体の場合に、図
２に示された反射モード折り返しされる回折格子素子を
有した二重跳ね返り面トラッキング多角形体を用いた面
トラッキング・システムを示す図である。
２に示された反射モード折り返しされる回折格子素子を
有した二重跳ね返り面トラッキング多角形体を用いた面
トラッキング・システムを示す図である。
【図６】図２に示された反射モード折り返しされる回折
格子素子を有した二重跳ね返り面トラッキング多角形体
を用いた面トラッキング・システムを示す矢状の図であ
る。
格子素子を有した二重跳ね返り面トラッキング多角形体
を用いた面トラッキング・システムを示す矢状の図であ
る。
【図７】走査の開始及び走査の中央の間の位置における
多角形体の場合に、図２の二重跳ね返り面トラッキング
多角形体上の反射モード折り返しされる回折格子素子を
示す詳細図である。
多角形体の場合に、図２の二重跳ね返り面トラッキング
多角形体上の反射モード折り返しされる回折格子素子を
示す詳細図である。
８ 回転軸 １０ 二重跳ね返り面トラッキング多角形体 １２ 反射モード折り返しされる回折格子素子 １４ 平たい面 ２０ フーリエ変換レンズ ２２ ミラー ２４ 面トラッキング・システム ２６ 入ってくるビーム ２８ 反射されたビーム ３０ 戻されたビーム
Claims (2)
- 【請求項１】 回転軸及び少なくとも１つの反射面を有
した回転多角形体であって、各々が２つの反射部分を有
する面を備え、２つの反射部分は、回転軸に対して概し
て横方向に面を横切って延び、一方の部分は反射モード
回折格子である回転多角形体。 - 【請求項２】受動面トラッキング・システムであって、 Ａ）回転軸及び少なくとも１つの反射面を有した回転多
角形体であって、各面は、回転軸に対して概して横方向
に面を横切って延びる２つの反射部分を有し、一方の部
分は反射モード回折格子であり、他方の部分は平たい反
射面である前記回転多角形体と、 Ｂ）反射器と、 Ｃ）焦点距離を有したレンズ手段と、を備え、 Ｄ）前記多角形体、前記レンズ手段及び前記反射器は、
前記多角形体反射モード折り返しされる回折格子素子が
前記レンズ手段を介して前記反射器に第１の通路に沿っ
てビームを反射するように互いに対して構成されかつ配
列されており、前記反射器は、前記多角形体反射モード
折り返しされる回折格子素子から反射されたビームを受
信し、該ビームを前記レンズ手段を介して前記多角形体
の平たい面に第２の通路を介して反射し、そして前記平
たい面は、後走査方向に前記反射器から受信されるビー
ムを反射する、ようにした受動面トラッキング・システ
ム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/359,503 US5546201A (en) | 1994-12-20 | 1994-12-20 | Double bounce passive facet tracking with a reflective diffraction grating on a flat facet |
| US359503 | 1999-07-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08220461A true JPH08220461A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=23414085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7325796A Pending JPH08220461A (ja) | 1994-12-20 | 1995-12-14 | 回転多角形体及び平たい面上に反射回折格子を有した二重跳ね返り受動面トラッキング・システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5546201A (ja) |
| EP (1) | EP0721126B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08220461A (ja) |
| DE (1) | DE69511233T2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5650871A (en) * | 1996-05-01 | 1997-07-22 | Xerox Corporation | Single element optics for passive facet tracking |
| US6827271B2 (en) * | 2001-06-11 | 2004-12-07 | Ncr Corporation | Methods and apparatus for determining a position of a rotating optical element in a bar code scanner |
| NO336546B1 (no) * | 2010-09-24 | 2015-09-21 | Tomra Sorting As | Apparat og fremgangsmåte for inspeksjon av materie |
| US9784670B1 (en) * | 2014-01-22 | 2017-10-10 | Theranos, Inc. | Unified detection system for fluorometry, luminometry and spectrometry |
| US9648698B2 (en) | 2015-05-20 | 2017-05-09 | Facebook, Inc. | Method and system for generating light pattern using polygons |
| EP3104209B1 (en) * | 2015-05-20 | 2021-10-20 | Facebook Technologies, LLC | Method and system for generating light pattern using polygons |
| US10754012B2 (en) | 2019-01-04 | 2020-08-25 | Blackmore Sensors & Analytics, Llc | Lidar system including multifaceted deflector |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3419330A (en) * | 1965-04-06 | 1968-12-31 | Sperry Rand Corp | Diffraction grating angular rate sensor |
| US3614193A (en) * | 1970-04-15 | 1971-10-19 | Columbia Broadcasting Systems | Light scanning system utilizing diffraction optics |
| US3688570A (en) * | 1970-06-05 | 1972-09-05 | Polaroid Corp | Angular deflection meter |
| FR2096982B1 (ja) * | 1970-07-23 | 1974-06-14 | Jobin & Yvon | |
| GB1343351A (en) * | 1971-10-27 | 1974-01-10 | Ferranti Ltd | Tracking of objects |
| US3973826A (en) * | 1972-01-25 | 1976-08-10 | Redifon Limited | Scanning devices |
| GB1552424A (en) * | 1975-10-24 | 1979-09-12 | Perkin Elmer Ltd | Optical devices |
| US4170028A (en) * | 1977-04-06 | 1979-10-02 | Xerox Corporation | Facet tracking in laser scanning |
| US4205348A (en) * | 1978-07-05 | 1980-05-27 | Xerox Corporation | Laser scanning utilizing facet tracking and acousto pulse imaging techniques |
| JPS5577716A (en) * | 1978-12-06 | 1980-06-11 | Canon Inc | Light deflector |
| US4304459A (en) * | 1979-07-02 | 1981-12-08 | Xerox Corporation | Reflective holographic scanning system insensitive to spinner wobble effects |
| GB2115174B (en) * | 1981-11-25 | 1985-05-01 | Barr & Stroud Ltd | Optical scanning systems |
| JPS58117518A (ja) * | 1982-01-06 | 1983-07-13 | Fuji Photo Film Co Ltd | ホログラム光偏向器 |
| US4544228A (en) * | 1982-09-14 | 1985-10-01 | Spectra-Physics, Inc. | Scanning method using a rotating prism |
| JPS61228309A (ja) * | 1985-04-02 | 1986-10-11 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 位置検出方法 |
| JP2709088B2 (ja) * | 1988-08-24 | 1998-02-04 | 株式会社リコー | 回転量測定方法 |
| US4978184A (en) * | 1988-10-20 | 1990-12-18 | The Gerber Scientific Instrument Company | Laser raster scanner having passive facet tracking |
| SU1656488A1 (ru) * | 1988-11-23 | 1991-06-15 | Киевское высшее военное авиационное инженерное училище | Сканирующее устройство |
| JP2713308B2 (ja) * | 1989-01-19 | 1998-02-16 | 富士通株式会社 | 複数の走査線用光ビーム走査装置 |
| JPH0385512A (ja) * | 1989-08-30 | 1991-04-10 | Ntn Corp | スキャナ装置 |
| US5291318A (en) * | 1992-11-02 | 1994-03-01 | Xerox Corporation | Holographic member for a real-time clock in a raster output scanner |
-
1994
- 1994-12-20 US US08/359,503 patent/US5546201A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-12-14 JP JP7325796A patent/JPH08220461A/ja active Pending
- 1995-12-19 DE DE69511233T patent/DE69511233T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-12-19 EP EP95309226A patent/EP0721126B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69511233T2 (de) | 2000-02-17 |
| EP0721126A1 (en) | 1996-07-10 |
| EP0721126B1 (en) | 1999-08-04 |
| US5546201A (en) | 1996-08-13 |
| DE69511233D1 (de) | 1999-09-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041208 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050118 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050614 |