JPH10227992A - ベッセルビーム発生方法及びそれを用いた光走査装置 - Google Patents
ベッセルビーム発生方法及びそれを用いた光走査装置Info
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- JPH10227992A JPH10227992A JP4739397A JP4739397A JPH10227992A JP H10227992 A JPH10227992 A JP H10227992A JP 4739397 A JP4739397 A JP 4739397A JP 4739397 A JP4739397 A JP 4739397A JP H10227992 A JPH10227992 A JP H10227992A
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- Japan
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- optical element
- bessel
- laser beam
- incident
- bessel beam
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 焦点深度の大きなベッセルビームを簡易な構
成で発生させることができるベッセルビーム発生方法及
びそれを用いた光走査装置を得ること。 【解決手段】 円錐プリズムとほぼ等価な光学性能を有
するバイナリー光学素子より成る回折光学素子１にレー
ザービームを入射させることにより、第１種の０次ベッ
セル関数の２乗に略比例する強度分布を有するベッセル
ビームを発生させること。
成で発生させることができるベッセルビーム発生方法及
びそれを用いた光走査装置を得ること。 【解決手段】 円錐プリズムとほぼ等価な光学性能を有
するバイナリー光学素子より成る回折光学素子１にレー
ザービームを入射させることにより、第１種の０次ベッ
セル関数の２乗に略比例する強度分布を有するベッセル
ビームを発生させること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はベッセルビーム発生
方法及びそれを用いた光走査装置に関し、特に微小スポ
ットで且つ大きな焦点深度を有するベッセルビームの発
生方法及びそれを用いた光走査装置に関するものであ
る。
方法及びそれを用いた光走査装置に関し、特に微小スポ
ットで且つ大きな焦点深度を有するベッセルビームの発
生方法及びそれを用いた光走査装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来よりレーザービームは一般にガウス
ビームとして取り扱われ、その伝播特性に基づく制約を
受けてきた。しかしながら近年、非常に焦点深度が深
く、且つスポット径が比較的小さいレーザービームとし
てベッセルビーム（Ｊｏビーム、或いは非回折性ビー
ム）が注目されている。ベッセルビームの詳細は例えば
Durnin:J.Opt.Soc.Am.A,vol.4,No.4,p.651(1987)に記述
されている。このベッセルビームの特徴は伝播方向に垂
直な断面内での光振幅分布が第１種の０次ベッセル関数
に比例するものに成っていることである。即ち、光軸か
らの距離をｒとしたとき、ベッセルビームの振幅分布Ｕ
（ｒ）は、 Ｕ（ｒ）＝Ａ・Ｊｏ（αｒ） ・・・・・・（１） で表される。ここでＡ及びαは定数である。尚、強度分
布は振幅分布Ｕ（ｒ）の絶対値を２乗すれば求められ
る。
ビームとして取り扱われ、その伝播特性に基づく制約を
受けてきた。しかしながら近年、非常に焦点深度が深
く、且つスポット径が比較的小さいレーザービームとし
てベッセルビーム（Ｊｏビーム、或いは非回折性ビー
ム）が注目されている。ベッセルビームの詳細は例えば
Durnin:J.Opt.Soc.Am.A,vol.4,No.4,p.651(1987)に記述
されている。このベッセルビームの特徴は伝播方向に垂
直な断面内での光振幅分布が第１種の０次ベッセル関数
に比例するものに成っていることである。即ち、光軸か
らの距離をｒとしたとき、ベッセルビームの振幅分布Ｕ
（ｒ）は、 Ｕ（ｒ）＝Ａ・Ｊｏ（αｒ） ・・・・・・（１） で表される。ここでＡ及びαは定数である。尚、強度分
布は振幅分布Ｕ（ｒ）の絶対値を２乗すれば求められ
る。
【０００３】ベッセルビームを得る方法としては、例え
ばDurnin他による細いリング開口とレンズを用いて形成
する方法（Phys.Rev.Letters,vol.58,No.15,p.1499(198
7)）や、河田、有本による円錐プリズムを用いて形成す
る方法（春季応用物理学会講演予稿集、p.829 、30p-A-
4 (1991)などが知られている。
ばDurnin他による細いリング開口とレンズを用いて形成
する方法（Phys.Rev.Letters,vol.58,No.15,p.1499(198
7)）や、河田、有本による円錐プリズムを用いて形成す
る方法（春季応用物理学会講演予稿集、p.829 、30p-A-
4 (1991)などが知られている。
【０００４】一方、ベッセルビームを回折光学素子を用
いて形成する方法が、例えば特開平4-145412号公報や特
開平4-171415号公報等で種々と開示されている。
いて形成する方法が、例えば特開平4-145412号公報や特
開平4-171415号公報等で種々と開示されている。
【０００５】特開平4-145412号公報においては非回折光
を生成する装置において、平行光線を受光して、所定距
離離れた位置で円環状に焦点を結ぶ第１の光学素子と、
該第１の光学素子の出射光を受光して、非回折光（ベッ
セルビーム）を生成する第２の光学素子とを用いて非回
折光（ベッセルビーム）を発生させている。
を生成する装置において、平行光線を受光して、所定距
離離れた位置で円環状に焦点を結ぶ第１の光学素子と、
該第１の光学素子の出射光を受光して、非回折光（ベッ
セルビーム）を生成する第２の光学素子とを用いて非回
折光（ベッセルビーム）を発生させている。
【０００６】特開平4-171415号公報においてはコヒーレ
ントな光束を供給する光源と、該コヒーレント光束を光
軸方向に集光して該光軸上に高強度の光スポットを作る
ために設けられたアキシコン光学素子とを用いて非回折
光（ベッセルビーム）を発生させている。
ントな光束を供給する光源と、該コヒーレント光束を光
軸方向に集光して該光軸上に高強度の光スポットを作る
ために設けられたアキシコン光学素子とを用いて非回折
光（ベッセルビーム）を発生させている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来のベッセルビーム形成方法は以下に示す種々の問題
点がある。
従来のベッセルビーム形成方法は以下に示す種々の問題
点がある。
【０００８】先ず細いリング開口とレンズを用いてベッ
セルビームを形成する方法は、リング開口部で光量のか
なりの部分が遮光されるため、ベッセルビームの強度が
低下するという問題点がある。
セルビームを形成する方法は、リング開口部で光量のか
なりの部分が遮光されるため、ベッセルビームの強度が
低下するという問題点がある。
【０００９】次に円錐プリズムを用いてベッセルビーム
を形成する方法は、円錐プリズムの製作が非常に難しい
という問題点がある。特に頂角が１８０度に近い円錐プ
リズムは角度精度の高いものが得にくく、また芯取り精
度も低くビームの対称性も出し難いという問題点があ
る。
を形成する方法は、円錐プリズムの製作が非常に難しい
という問題点がある。特に頂角が１８０度に近い円錐プ
リズムは角度精度の高いものが得にくく、また芯取り精
度も低くビームの対称性も出し難いという問題点があ
る。
【００１０】また特開平4-145412号公報で提案されてい
る回折光学素子はゾーンプレートであるため、回折効率
が低く強度の低下が起こるという問題点がある。
る回折光学素子はゾーンプレートであるため、回折効率
が低く強度の低下が起こるという問題点がある。
【００１１】また特開平4-171415号公報で提案されてい
る回折光学素子（アキシコン光学素子）はブレーズ化さ
れた断面形状をもつため回折効率が高く光量の損失はな
いが、その断面形状のブレーズ化は製作が難しいという
問題点がある。
る回折光学素子（アキシコン光学素子）はブレーズ化さ
れた断面形状をもつため回折効率が高く光量の損失はな
いが、その断面形状のブレーズ化は製作が難しいという
問題点がある。
【００１２】本発明は上記の種々の問題点を解決する為
に円錐プリズムとほぼ等価な光学性能を有する製作が容
易なバイナリー光学素子より成る回折光学素子にレーザ
ービームを入射させることにより、ベッセルビームを発
生させることができるベッセルビーム発生方法及びそれ
を用いた光走査装置の提供を目的とする。
に円錐プリズムとほぼ等価な光学性能を有する製作が容
易なバイナリー光学素子より成る回折光学素子にレーザ
ービームを入射させることにより、ベッセルビームを発
生させることができるベッセルビーム発生方法及びそれ
を用いた光走査装置の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明のベッセルビーム
発生方法は、(1) 円錐プリズムとほぼ等価な光学性能を
有するバイナリー光学素子より成る回折光学素子にレー
ザービームを入射させることにより、第１種の０次ベッ
セル関数の２乗に略比例する強度分布を有するベッセル
ビームを発生させることを特徴としている。
発生方法は、(1) 円錐プリズムとほぼ等価な光学性能を
有するバイナリー光学素子より成る回折光学素子にレー
ザービームを入射させることにより、第１種の０次ベッ
セル関数の２乗に略比例する強度分布を有するベッセル
ビームを発生させることを特徴としている。
【００１４】特に(1-1) 前記回折光学素子に入射するレ
ーザービームはほぼ平面波であることを特徴としてい
る。
ーザービームはほぼ平面波であることを特徴としてい
る。
【００１５】本発明の光走査装置は、(2) 光源手段から
射出したレーザービームを円錐プリズムとほぼ等価な光
学性能を有するバイナリー光学素子より成る回折光学素
子を介して第１種の０次ベッセル関数の２乗に略比例す
る強度分布を有するベッセルビームとし、該ベッセルビ
ームを集光手段により集光し偏向手段に入射させ、該偏
向手段で偏向反射させた後、結像手段を介して被走査面
上に導光し、該被走査面上を光走査するようにしたこと
を特徴としている。
射出したレーザービームを円錐プリズムとほぼ等価な光
学性能を有するバイナリー光学素子より成る回折光学素
子を介して第１種の０次ベッセル関数の２乗に略比例す
る強度分布を有するベッセルビームとし、該ベッセルビ
ームを集光手段により集光し偏向手段に入射させ、該偏
向手段で偏向反射させた後、結像手段を介して被走査面
上に導光し、該被走査面上を光走査するようにしたこと
を特徴としている。
【００１６】特に(2-1) 前記回折光学素子に入射するレ
ーザービームはほぼ平面波であることを特徴としてい
る。
ーザービームはほぼ平面波であることを特徴としてい
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は本発明のベッセルビームを
発生させる実施形態１の光学系を示した要部概略図であ
る。
発生させる実施形態１の光学系を示した要部概略図であ
る。
【００１８】同図において１はベッセルビーム生成手段
としての回折光学素子であり、円錐プリズムとほぼ等価
な光学性能を有するバイナリー光学素子より成ってお
り、該バイナリー光学素子１の出射面を回折面１ａとし
ている。Ｌは入射レーザービームであり、回折光学素子
にほぼ平面波（略平行光束）の状態で入射している。Ｂ
Ｂは第１種の０次ベッセル関数の２乗に略比例する強度
分布を有するベッセルビームである。
としての回折光学素子であり、円錐プリズムとほぼ等価
な光学性能を有するバイナリー光学素子より成ってお
り、該バイナリー光学素子１の出射面を回折面１ａとし
ている。Ｌは入射レーザービームであり、回折光学素子
にほぼ平面波（略平行光束）の状態で入射している。Ｂ
Ｂは第１種の０次ベッセル関数の２乗に略比例する強度
分布を有するベッセルビームである。
【００１９】本実施形態において入射レーザービームＬ
はコヒーレントなレーザー光であり、ほぼ平面波の状態
で回折光学素子１に入射する。そして回折光学素子１か
ら出射したレーザービームは円錐波を形成し、光軸の両
側から出射したレーザービームが干渉する領域でベッセ
ルビームＢＢを形成している。本実施形態では光軸上に
ベッセルビームＢＢの中心スポットが存在し、出射ビー
ムが干渉する領域では中心スポットの直径は殆ど変わら
ない。このベッセルビームＢＢの中心スポット直径Ｄの
値を後述する表−１に示す。このように発生させた長焦
点深度のベッセルビームは、例えば複写機やレーザービ
ームプリンタ（ＬＢＰ）等の光走査装置に種々と利用す
ることができる。
はコヒーレントなレーザー光であり、ほぼ平面波の状態
で回折光学素子１に入射する。そして回折光学素子１か
ら出射したレーザービームは円錐波を形成し、光軸の両
側から出射したレーザービームが干渉する領域でベッセ
ルビームＢＢを形成している。本実施形態では光軸上に
ベッセルビームＢＢの中心スポットが存在し、出射ビー
ムが干渉する領域では中心スポットの直径は殆ど変わら
ない。このベッセルビームＢＢの中心スポット直径Ｄの
値を後述する表−１に示す。このように発生させた長焦
点深度のベッセルビームは、例えば複写機やレーザービ
ームプリンタ（ＬＢＰ）等の光走査装置に種々と利用す
ることができる。
【００２０】尚、本実施形態では回折光学素子１の回折
面１ａをレーザービームの出射側に設けたが、入射側に
設けても良い。
面１ａをレーザービームの出射側に設けたが、入射側に
設けても良い。
【００２１】次に図２を用いて本実施形態の回折光学素
子の形状について説明する。
子の形状について説明する。
【００２２】図２は図１に示した回折光学素子の光軸を
含む要部断面図である。同図における回折光学素子１は
４レベルのバイナリー光学素子より成っており、円錐プ
リズムとほぼ等価な光学性能を有している。このバイナ
リー光学素子１の量子化数は同図に示した４レベルだけ
でなく、８レベル、１６レベル等でもよく、量子化数を
上げるとそれだけ回折効率を高めることができる。
含む要部断面図である。同図における回折光学素子１は
４レベルのバイナリー光学素子より成っており、円錐プ
リズムとほぼ等価な光学性能を有している。このバイナ
リー光学素子１の量子化数は同図に示した４レベルだけ
でなく、８レベル、１６レベル等でもよく、量子化数を
上げるとそれだけ回折効率を高めることができる。
【００２３】またこのバイナリー光学素子１はフォトリ
ソグラフィープロセスで比較的容易に製作することがで
き、例えば１回のプロセスで２レベルの、２回のプロセ
スで４レベルの、３回のプロセスで８レベルの、４回の
プロセスで１６レベルのバイナリー光学素子を製作でき
る。
ソグラフィープロセスで比較的容易に製作することがで
き、例えば１回のプロセスで２レベルの、２回のプロセ
スで４レベルの、３回のプロセスで８レベルの、４回の
プロセスで１６レベルのバイナリー光学素子を製作でき
る。
【００２４】本実施形態の回折光学素子１は光軸に対し
て軸対称であるので各格子は光軸に対して同心の輪帯と
なっており、その格子ピッチＰは光軸からの距離によら
ず一定の値である。
て軸対称であるので各格子は光軸に対して同心の輪帯と
なっており、その格子ピッチＰは光軸からの距離によら
ず一定の値である。
【００２５】次に図３を用いて本実施形態の回折光学素
子が円錐プリズムとほぼ等価な光学性能を持つことを説
明する。
子が円錐プリズムとほぼ等価な光学性能を持つことを説
明する。
【００２６】図３（Ａ）は頂角が２θで屈折率がｎの円
錐プリズム（アキシコン光学素子）である。この円錐プ
リズムから、光に波長の整数倍の光路差を与える部分を
取り除いても光軸方向から入射するコヒーレントな平面
波に関して波面の変換機能には影響を及ぼさない。そこ
で図３（Ｂ）に示すように円錐プリズムから波面変換機
能に影響しない部分を取り除いて、図３（Ｃ）に示すよ
うな斜面の形状を持った（ブレーズ化した）輪帯状の回
折光学素子を形成する。図３（Ｃ）の回折光学素子はこ
のままでは製作が比較的困難であるため、図３（Ｄ）に
示すようにバイナリー光学素子で近似する。このバイナ
リー光学素子ならばフォトリソグラフィー等の技術で比
較的容易に製作することができ、量産も容易である。図
３（Ｄ）を拡大したのが前記の図２である。また図３に
おいて１ピッチＰに対応する光軸方向の厚みｄは光路長
がちょうど光の波長λに等しくなるという関係、即ちｎ
ｄ＝λより、ｄ＝λ／ｎとなる。
錐プリズム（アキシコン光学素子）である。この円錐プ
リズムから、光に波長の整数倍の光路差を与える部分を
取り除いても光軸方向から入射するコヒーレントな平面
波に関して波面の変換機能には影響を及ぼさない。そこ
で図３（Ｂ）に示すように円錐プリズムから波面変換機
能に影響しない部分を取り除いて、図３（Ｃ）に示すよ
うな斜面の形状を持った（ブレーズ化した）輪帯状の回
折光学素子を形成する。図３（Ｃ）の回折光学素子はこ
のままでは製作が比較的困難であるため、図３（Ｄ）に
示すようにバイナリー光学素子で近似する。このバイナ
リー光学素子ならばフォトリソグラフィー等の技術で比
較的容易に製作することができ、量産も容易である。図
３（Ｄ）を拡大したのが前記の図２である。また図３に
おいて１ピッチＰに対応する光軸方向の厚みｄは光路長
がちょうど光の波長λに等しくなるという関係、即ちｎ
ｄ＝λより、ｄ＝λ／ｎとなる。
【００２７】次に図４を用いて本実施形態の回折光学素
子の特徴について説明する。
子の特徴について説明する。
【００２８】同図は本実施形態の回折光学素子の１ピッ
チＰ分のみを拡大して示した説明図である。同図に示し
た実線部はバイナリー光学素子部分、破線部はその包絡
線であり、前記図３（Ｃ）の斜面をもった格子に対応す
る。同図の３角形ａｂｃにおいて底辺をピッチＰ、高さ
を上述の如くｄ＝λ／ｎ、半頂角をもとの円錐プリズム
と同じθとしたとき、これらの量の間の関係は、 ｔａｎθ＝Ｐ／ｄ＝ｎ・Ｐ／λ ・・・・・・（１） となる。これをピッチＰについて解くと、 Ｐ＝ｄ・ｔａｎθ＝λ・（ｔａｎθ）／ｎ ・・・・・・（２） となる。
チＰ分のみを拡大して示した説明図である。同図に示し
た実線部はバイナリー光学素子部分、破線部はその包絡
線であり、前記図３（Ｃ）の斜面をもった格子に対応す
る。同図の３角形ａｂｃにおいて底辺をピッチＰ、高さ
を上述の如くｄ＝λ／ｎ、半頂角をもとの円錐プリズム
と同じθとしたとき、これらの量の間の関係は、 ｔａｎθ＝Ｐ／ｄ＝ｎ・Ｐ／λ ・・・・・・（１） となる。これをピッチＰについて解くと、 Ｐ＝ｄ・ｔａｎθ＝λ・（ｔａｎθ）／ｎ ・・・・・・（２） となる。
【００２９】バイナリー光学素子における最小線幅は図
４より４レベルのときはＰ／４で与えられる。同様に８
レベル及び１６レベルのバイナリー光学素子の場合には
最小線幅はそれぞれＰ／８及びＰ／１６となる。
４より４レベルのときはＰ／４で与えられる。同様に８
レベル及び１６レベルのバイナリー光学素子の場合には
最小線幅はそれぞれＰ／８及びＰ／１６となる。
【００３０】次に本実施形態の回折光学素子の数値実施
例を表−１に示す。
例を表−１に示す。
【００３１】〔数値実施例〕表−１はほぼ等価な円錐プ
リズムの頂角２θが、１４０度、１６０度、１７０度、
１７８度（半頂角θが、７０度、８０度、８５度、８９
度）の回折光学素子（バイナリー光学素子）の数値例で
ある。尚、使用波長λは６３２．８ｍｍ、材料の屈折率
ｎは１．５１４６２である。
リズムの頂角２θが、１４０度、１６０度、１７０度、
１７８度（半頂角θが、７０度、８０度、８５度、８９
度）の回折光学素子（バイナリー光学素子）の数値例で
ある。尚、使用波長λは６３２．８ｍｍ、材料の屈折率
ｎは１．５１４６２である。
【００３２】
【表１】 表−１から解るように頂角２θが大きくなり１８０度に
近づく程、バイナリー光学素子の線幅が大きくなるので
製作がし易くなる。円錐プリズムの場合には頂角２θが
１８０度に近づくほど精度を出しにくいという問題点が
あった。このことを考えると、頂角の大きな円錐プリズ
ムを上述の如く回折光学素子で実現することにより、特
に製作工程においては大きな効果を得ることができる。
近づく程、バイナリー光学素子の線幅が大きくなるので
製作がし易くなる。円錐プリズムの場合には頂角２θが
１８０度に近づくほど精度を出しにくいという問題点が
あった。このことを考えると、頂角の大きな円錐プリズ
ムを上述の如く回折光学素子で実現することにより、特
に製作工程においては大きな効果を得ることができる。
【００３３】図５は本発明のベッセルビーム発生方法を
光走査装置に適用したときの主走査方向の要部断面図で
ある。
光走査装置に適用したときの主走査方向の要部断面図で
ある。
【００３４】同図において３は光源手段であり、例えば
半導体レーザより成っている。２はコリメーターレンズ
であり、光源手段１から画像情報に基づき光変調し出射
したレーザービーム（光束）を平行光束としている。
半導体レーザより成っている。２はコリメーターレンズ
であり、光源手段１から画像情報に基づき光変調し出射
したレーザービーム（光束）を平行光束としている。
【００３５】１はベッセルビーム生成手段としての回折
光学素子であり、円錐プリズムとほぼ等価な光学性能を
有するバイナリー光学素子より成っており、焦点深度の
深いビームスポットを持つ第１種の０次ベッセル関数の
２乗に略比例する強度分布を有するベッセルビームを生
成している。
光学素子であり、円錐プリズムとほぼ等価な光学性能を
有するバイナリー光学素子より成っており、焦点深度の
深いビームスポットを持つ第１種の０次ベッセル関数の
２乗に略比例する強度分布を有するベッセルビームを生
成している。
【００３６】５は集光手段としての集光レンズであり、
単一のレンズより成っており、ベッセルビームを集光し
て偏向手段としての光偏向器６の偏向面６ａに入射させ
ている。光偏向器６は例えば４つの偏向面を有した回転
多面鏡（ポリゴンミラー）より成っており、モータ等の
駆動手段（不図示）により回転軸Ｏを中心に矢印Ｃ方向
に一定の速度で回転している。
単一のレンズより成っており、ベッセルビームを集光し
て偏向手段としての光偏向器６の偏向面６ａに入射させ
ている。光偏向器６は例えば４つの偏向面を有した回転
多面鏡（ポリゴンミラー）より成っており、モータ等の
駆動手段（不図示）により回転軸Ｏを中心に矢印Ｃ方向
に一定の速度で回転している。
【００３７】７は結像手段としてのｆθレンズであり、
２枚の球面レンズ７ａ，７ｂより成っており、光偏向器
６によって偏向反射されたレーザービームを被走査面８
近傍に結像させている。被走査面８は、例えば複写機や
ＬＢＰ（レーザービームプリンタ）等では感光ドラム面
に相当する。
２枚の球面レンズ７ａ，７ｂより成っており、光偏向器
６によって偏向反射されたレーザービームを被走査面８
近傍に結像させている。被走査面８は、例えば複写機や
ＬＢＰ（レーザービームプリンタ）等では感光ドラム面
に相当する。
【００３８】本実施形態において半導体レーザ３から射
出したレーザービームはコリメーターレンズ２により平
行光束に変換され、バイナリー光学素子１に入射してい
る。そしてバイナリー光学素子１から出射したレーザー
ビームは互いに干渉しあい、その光路を横切る平面（位
置）Ａ近傍に第１種の０次ベッセル関数の２乗に略比例
する強度分布を有するベッセルビームＢ１を形成してい
る。そしてベッセルビームＢ１は平面Ａから離れるに従
い発散するが、集光レンズ５により集束作用を受け、光
偏向器６の偏向面６ａ近傍に集光している。そして光偏
向器６で偏向反射されたレーザービームはｆθレンズ７
によって集束作用を受け、被走査面８上にベッセルビー
ムＢ２を形成している。尚、本実施形態において平面Ａ
と被走査面８とは光学的に略共役な関係に設定してい
る。
出したレーザービームはコリメーターレンズ２により平
行光束に変換され、バイナリー光学素子１に入射してい
る。そしてバイナリー光学素子１から出射したレーザー
ビームは互いに干渉しあい、その光路を横切る平面（位
置）Ａ近傍に第１種の０次ベッセル関数の２乗に略比例
する強度分布を有するベッセルビームＢ１を形成してい
る。そしてベッセルビームＢ１は平面Ａから離れるに従
い発散するが、集光レンズ５により集束作用を受け、光
偏向器６の偏向面６ａ近傍に集光している。そして光偏
向器６で偏向反射されたレーザービームはｆθレンズ７
によって集束作用を受け、被走査面８上にベッセルビー
ムＢ２を形成している。尚、本実施形態において平面Ａ
と被走査面８とは光学的に略共役な関係に設定してい
る。
【００３９】次いで光偏向器６を図中矢印Ｃ方向に回転
させることによって被走査面８上を主走査方向に図中矢
印Ｄの如く微小スポット径で光走査すると共に、該被走
査面８を副走査方向に移動、もしくは回動させることに
より２次元的に画像を光走査（記録）するようにしてい
る。
させることによって被走査面８上を主走査方向に図中矢
印Ｄの如く微小スポット径で光走査すると共に、該被走
査面８を副走査方向に移動、もしくは回動させることに
より２次元的に画像を光走査（記録）するようにしてい
る。
【００４０】このように本実施形態では被走査面８近傍
に形成されるレーザービームが非回折性ビームとなって
おり、この非回折性ビームは前述の如く焦点深度が非常
に深いので、例えばその光学系の像面湾曲が大きかった
り、あるいは光学部品の配置位置の誤差や変動があった
りしても画像の劣化が起きることはなく、常に高画質の
画像を得ることができる。
に形成されるレーザービームが非回折性ビームとなって
おり、この非回折性ビームは前述の如く焦点深度が非常
に深いので、例えばその光学系の像面湾曲が大きかった
り、あるいは光学部品の配置位置の誤差や変動があった
りしても画像の劣化が起きることはなく、常に高画質の
画像を得ることができる。
【００４１】尚、本実施形態ではベッセルビーム発生方
法を光走査装置に適用したが、これに限らず、例えば光
記憶装置等の光学装置全般の広い範囲でも応用すること
ができる。
法を光走査装置に適用したが、これに限らず、例えば光
記憶装置等の光学装置全般の広い範囲でも応用すること
ができる。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば前述の如く円錐プリズム
とほぼ等価な光学性能を有するバイナリー光学素子より
成る回折光学素子にレーザービームを入射させることに
より、焦点深度の大きなベッセルビームを発生させるこ
とができ、特に頂角が１８０度に近い円錐プリズムは製
作が困難であったが、本発明の回折光学素子によれば１
８０度に近い頂角のものほど格子ピッチが大きく製作が
し易いという効果を得ることができ、また本発明の回折
光学素子はバイナリー光学素子としてフォトリソグラフ
ィーのプロセスで容易に製作できるので、高精度の光学
素子を大量生産することができるベッセルビーム発生方
法及びそれを用いた光走査装置を達成することができ
る。
とほぼ等価な光学性能を有するバイナリー光学素子より
成る回折光学素子にレーザービームを入射させることに
より、焦点深度の大きなベッセルビームを発生させるこ
とができ、特に頂角が１８０度に近い円錐プリズムは製
作が困難であったが、本発明の回折光学素子によれば１
８０度に近い頂角のものほど格子ピッチが大きく製作が
し易いという効果を得ることができ、また本発明の回折
光学素子はバイナリー光学素子としてフォトリソグラフ
ィーのプロセスで容易に製作できるので、高精度の光学
素子を大量生産することができるベッセルビーム発生方
法及びそれを用いた光走査装置を達成することができ
る。
【図１】 本発明のベッセルビームを発生させる実施形
態１の光学系を示した要部概略図
態１の光学系を示した要部概略図
【図２】 図１に示した回折光学素子の光軸を含む要部
断面図
断面図
【図３】 本発明の回折光学素子が円錐プリズムと等価
な光学性能を持つことを説明するための説明図
な光学性能を持つことを説明するための説明図
【図４】 本発明の回折光学素子の１ピッチ分のみを拡
大して示した説明図
大して示した説明図
【図５】 本発明のベッセルビーム発生方法を光走査装
置に適用したときの主走査方向の要部断面図
置に適用したときの主走査方向の要部断面図
１ 回折光学素子（バイナリー光学素子） Ｌ レーザービーム ＢＢ，Ｂ１，Ｂ２ ベッセルビーム ３ 光源手段（半導体レーザ） ２ コリメーターレンズ ５ 集光手段（集光レンズ） ６ 偏向手段（回転多面鏡） ７ 結像手段（ｆθレンズ） ８ 被走査面
Claims (4)
- 【請求項１】 円錐プリズムとほぼ等価な光学性能を有
するバイナリー光学素子より成る回折光学素子にレーザ
ービームを入射させることにより、第１種の０次ベッセ
ル関数の２乗に略比例する強度分布を有するベッセルビ
ームを発生させることを特徴とするベッセルビーム発生
方法。 - 【請求項２】 前記回折光学素子に入射するレーザービ
ームはほぼ平面波であることを特徴とする請求項１のベ
ッセルビーム発生方法。 - 【請求項３】 光源手段から射出したレーザービームを
円錐プリズムとほぼ等価な光学性能を有するバイナリー
光学素子より成る回折光学素子を介して第１種の０次ベ
ッセル関数の２乗に略比例する強度分布を有するベッセ
ルビームとし、該ベッセルビームを集光手段により集光
し偏向手段に入射させ、該偏向手段で偏向反射させた
後、結像手段を介して被走査面上に導光し、該被走査面
上を光走査するようにしたことを特徴とする光走査装
置。 - 【請求項４】 前記回折光学素子に入射するレーザービ
ームはほぼ平面波であることを特徴とする請求項３の光
走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4739397A JPH10227992A (ja) | 1997-02-15 | 1997-02-15 | ベッセルビーム発生方法及びそれを用いた光走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4739397A JPH10227992A (ja) | 1997-02-15 | 1997-02-15 | ベッセルビーム発生方法及びそれを用いた光走査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10227992A true JPH10227992A (ja) | 1998-08-25 |
Family
ID=12773876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4739397A Pending JPH10227992A (ja) | 1997-02-15 | 1997-02-15 | ベッセルビーム発生方法及びそれを用いた光走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10227992A (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6384949B1 (en) | 1999-02-25 | 2002-05-07 | Ricoh Company Ltd. | Optical scanning device, image forming apparatus and optical scanning method |
| US6540145B2 (en) | 1999-06-11 | 2003-04-01 | Symbol Technologies, Inc. | Aperture controlled laser beam shaping techniques for scanning optical code |
| US6633433B2 (en) | 1999-06-11 | 2003-10-14 | Symbol Technologies, Inc. | Beam shaping for optical scanners |
| US6651888B1 (en) | 1999-02-02 | 2003-11-25 | Symbol Technologies, Inc. | Beam shaping system and diverging laser beam for scanning optical code |
| JP2004136358A (ja) * | 2002-10-21 | 2004-05-13 | Seiko Epson Corp | レーザー加工方法およびその装置、並びにその装置を用いた穴あけ加工方法 |
| JP2008076506A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置、光走査装置ユニット、画像形成装置及び多色画像形成装置 |
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| US7751107B2 (en) | 2007-04-20 | 2010-07-06 | Ricoh Company, Ltd. | Light scanning device and image forming apparatus |
| US7755822B2 (en) | 2007-09-14 | 2010-07-13 | Ricoh Company, Limited | Multibeam optical scanning device and image forming apparatus |
| US8014051B2 (en) | 2008-03-04 | 2011-09-06 | Ricoh Company, Limited | Optical scanning device and image forming apparatus |
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| CN117930518A (zh) * | 2024-03-18 | 2024-04-26 | 人工智能与数字经济广东省实验室(深圳) | 非衍射光束阵列的生成装置、方法、光源及测量传感器 |
-
1997
- 1997-02-15 JP JP4739397A patent/JPH10227992A/ja active Pending
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