JPS62234118A - 光ビ−ム走査装置及びその製造方法 - Google Patents

光ビ−ム走査装置及びその製造方法

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JPS62234118A
JPS62234118A JP6084686A JP6084686A JPS62234118A JP S62234118 A JPS62234118 A JP S62234118A JP 6084686 A JP6084686 A JP 6084686A JP 6084686 A JP6084686 A JP 6084686A JP S62234118 A JPS62234118 A JP S62234118A
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semiconductor laser
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信也 長谷川
Fumio Yamagishi
文雄 山岸
Hiroyuki Ikeda
池田 弘之
Yushi Inagaki
雄史 稲垣
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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
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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】 〔概   要〕 本発明は、走査ビームの収差が全走査領域で均等に低減
する最適入射波を発生する収差補正用ホログラムレンズ
を有する光ビーム走査装置、および該ホログラムレンズ
の作成方法において、収差補正用ホログラムレンズの作
成波の波長は再生波である半導体レーザ光より短かくし
、球面収差波、もしくは非点収差波を参照波とし、コマ
収差波を物体波として、収差補正用ホログラムレンズを
作成する方法である。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、最適入射波を発生する収差補正用ホログラム
レンズを有する光ビーム走査装置、および該ホログラム
レンズの作成方法に関する。
〔従 来 技 術〕
レーザプリンタのような高精度直線走査スキャナの低価
格化を実現するものとして、ホログラムを用いた光ビー
ム走査装置が注目されている。本出願人らは既出側の特
願昭60−168830において、半導体レーザと走査
用ホログラムレンズ、及び収差補正用ホログラムレンズ
を用いた簡素な高精度直線走査を行う光ビーム走査装置
を提案した。これは、半導体レーザ光を位置的に空間周
波数分布が異なり高速に回転する走査用ホログラムレン
ズに入射することにより、走査ビームとしてフォトコン
ドラム上に走査させるものであり、その際半導体レーザ
光源と走査用ホログラムレンズの間に収差補正用ホログ
ラムレンズを配置することにより走査用ホログラムレン
ズで発生する非点及びコマ収差を該収差補正用ホログラ
ムレンズで補正し、また上記3素子を適切に配置して、
半導体レーザ光源のモードホップによる影響を最小限に
抑えることを可能にしている。この時、フォトコンドラ
ム上で走査ビームが最も小さく絞り込まれるように収差
補正を行うことを可能にする走査用水ログラムレンズ及
び収差補正用ホログラムレンズを作成する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし前記従来技術では、走査ビームの収差が結像面の
走査中心で最も小さくなるように設定を行っていた。し
かし、高品位のレーザプリンタにおける印字では、少な
(とも300dpi (ドツト/インチ)以上の解像度
が要求されており、そのためには走査ビームの収差を走
査中心だけでなく走査端でも均等に低減する必要がある
そこで本出願人らは昭和61年3月20日出願の特許側
(/L)で走査ビームの収差が全走査領域で均等に低減
するように走査用ホログラムレンズへの最適入射波の決
定方法について提案した。しかし、上記最適入射波を発
生するための収差補正用ホログラムレンズの作成方法に
ついては述べていなかった。
本発明は上記問題点を除くために、最適入射波を発生す
る収差補正用ホログラムレンズを有する光ビーム走査装
置、および該収差補正用ホログラムレンズの実用的な作
成方法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記問題点を解決するために、位置的に空間周
波数の分布が異なり、半導体レーザ光である入射波を回
折させてビーム走査を行う走査用ホログラムレンズ(2
2)と、半導体レーザから出射される発散波該ホログラ
ムレンズからの走査ビームの全走査領域での複数の集束
点における収差を均等に低減する波面を有する前記入射
波に変換する収差補正用ホログラムレンズ(12)とを
有することを特徴とする光ビーム走査装置、及び、その
製造方法を提供するものである。
〔作   用〕
上記手段おいて、まず、再生時の入射波(26)の波長
(λ2)より短い波長(λ1)を有する波面を補助光学
系を通してコマ収差波とし、これを再生時の走査用ホロ
グラムレンズ(22)への最適入射波(26)の波面に
対応する波面と、再生時の波長(λ2)と作成時の波長
(λ1)の波長の差によって生ずる収差を補正する波面
とを有する収差波(14)に代用する。これをホログラ
ムレンズ(12)の作成波として用いることにより、再
生波長(λ2)において最適入射波(26)を発生する
ホログラムレンズを作成することが可能となる。また、
収差補正用ホログラムレンズの作成方法も与えている。
〔実  施  例〕
以下、本発明の実施例につき詳細に説明を行う。
(本発明の詳細な説明(第2図)) 上記実施例の説明を詳細に行う。まず、収差補正用ホロ
グラムレンズ12を用いた光ビーム走査装置の構成を第
2図に示す。再生波である半導体レーザ21からの波長
λ2の発散波25は、収差補正用ホログラムレンズ12
により走査ビーム27の最適な収差補正をする入射波2
6に変換される。そしてこの入射波26がモータ23に
よって回転する走査用ホログラムレンズ22に入射し、
それにより得られる走査ビーム27はフォトコンドラム
24上の集束点28に集束し走査される。
そして走査ビーム27は、全走査領域で収差が均等に低
減される。走査ビーム27の収差が全走査領域で均等に
低減する最適な入射波26の決定方法については、昭和
61年3月20日出願の特許願(12)で述べたが、そ
の決定手順につき簡単に述べる。
今、フォトコンドラム24上で走査される2n+1点で
の実際の走査ビーム27の位相をφふ(x、y)、  
(i=o、  ±1.・・・±n)とする。ただし、x
y平面上に走査用ホログラムレンズ22が配置されてい
るとしく第2図)、この位相はXr  y方向の関数と
する。そして必要な波面である無収差となる2n+1点
での位相をφ比’r (x+  y)とすると、 E”=、、斜y +l<l’ouy (x、 y)  
air (x、y))ds・ ・ ・(1) が最小となるような入射波26の位相φ、Nを決定すれ
ばよい。但し、(x、  y)は、走査用ホログラムレ
ンズ22に入射する入射波の再生領域S内の座標である
。(11を最小とするようなφ、Nと無収差位相φ客(
x、  y)との関係は、で決定される。ただし、WI
は走査領域の各点での重みであり、またφ(、+ (x
、  y)は走査用ホログラムレンズ22の位相伝達関
数であり、作成時に物体波と参照波の位相差として予め
決定されている。
上記関係式から、第2図の実施例においては半導体レー
ザ21からの発散波25を(2)式で表わされる入射位
相φ、Nを有する最適な入射波26に変換するホログラ
ムレンズ12を作成すればよい。
次に、走査用ホログラムレンズ22の一実施例として本
出願人らが、既特許出願した方法(特開昭60−194
419 )を用いることとする。なお、この方法ではホ
ログラムディスクの偏心、および、面ぶれによる走査位
置変動の影響が小さく、ブラッグ角条件を満足し、先便
用効率が高いという利点を有している。この走査用ホロ
グラムレンズ22に対して、収差補正用のホログラムレ
ンズ12の再生波は半導体レーザ光であり、その波長λ
2は平均して787nm程度である。これに対してホロ
グラム作成時においては、再生波長より短い波長λ1を
有するレーザ光を作成波長とする。このようなレーザ光
としては例えばλI=  488nmのArレーザ光が
ある。これは、基板12上のホログラム作成材料121
として、半導体レーザ光の波長で感光する高回折効率の
材料がなく、そのためにそれより短い波長のレーザ光で
ホログラムを作成する必要があるためである。
そして(2)式で示される波面は、非点及びコマ収差を
示す複雑な波面であり、さらに前記のように作成時の波
長λ1は再生時の波長λ2より低いため、さらに収差が
助Hされる。しかし、このような波面は波長λ1の収束
球面波13を第1図のように凹レンズに斜めに入射する
ことで発生できることが光線追跡によりわかった。そこ
で、再生時の波長λ2の入射波26 (第2図)の位相
がφ、Hに最も近くなるように、減衰最小自乗法(DL
S法)による自動設計で最適化した。
(光ビーム走査装置の具体的な設計パラメータ(第3図
)) 第2図のような光ビーム走査装置に用いた場合の具体的
な設計パラメータを第3図に従い以下に示す。まず、再
生用光源の半導体レーザの波長は787nmとする。ま
た、ホログラムディスク22の作成波31.32は波長
325nmのHe−Cdレーザ光とし、出射点AI、A
2からディスク面までの距離fM+−fH2−125,
7Nとする。次に、このようにして作成されたホログラ
ムディスク22の有効半径R’=40n、入射波26の
入射角または走査ビーム27の出射角θo −47,2
5°とする。さらに、第3図でa−10龍、a v= 
50.82 m。
(嘆は角θ= 17.03°、ホログラムレンズ12の
回折波26の出射角θd −64,28°と設定する。
この設定法は、特願昭60−168830において述べ
たように、半導体レーザの波長のばらつきによる走査特
性の劣化を防止するためのものである。
(本発明による実施例の具体的な設計パラメータ(第1
図) 次に、この光ビーム走査装置における収差補正用ホログ
ラムレンズ12の設計パラメータについて述べる。
上記最適化による第1図の各パラメータの具体的な値を
以下に示す。まず、収束球面波13及び参照波16は、
波長λ+ −488nmのArレーザ光とした。そして
、凹レンズ11の材質はBK7、屈折率は波圏λ1にお
いてN −1,522、中心厚みD = 20.99龍
、曲率R−65龍であり、ホログラム基板12からの傾
ける角α= 16.95 °、12=140鶴、β3 
= 83.08 wrである。また、収束球面波13は
光軸位置Y 2 = 14.943鰭、焦点距離「−1
111■、入射角θ= 21.69°である。一方、参
照波16は垂直平行波とする。
(本発明による走査ビームのスポット ダイアグラム(第4図、第5図)) 上記のようにして構成される光ビーム走査装置(第2図
、第3図)によって得られる走査ビーム27のスポット
ダイアグラムを第4図に示す。但し、第1図において、
参照波16は垂直平行波としているため、第2図におい
て収差補正用ホログラムレンズ12に入射する波面は、
半導体レーザの垂直平行波とする。ここでは、走査ビー
ムは、回折像で100μmとなるように、入射ビーム径
を決定した。一方、前記(2)式によって得られる走査
ビーム27の理論上のスポットダイアグラムを第5図に
示す。これより、各走査領域においてほとんど理想のも
のと同一の高度な収差補正結果が得られていることがわ
かる。このようにして、300dpi以上の高解像度の
光ビーム走査装置を得ることができる。
ここで、第2図において半導体レーザの垂直平行波では
な(て、半導体レーザ21からの発散波25をホログラ
ムレンズ12によって今述べた収差補正波26に変換す
るためには、特願昭60−168830の既出間で示し
たように、第1図における参照波16を垂直平行波から
凸レンズを用いた球面収差波にすればよい。こうして半
導体レーザの発散eは、このホログラムレンズ12によ
って仮想的に垂直平行波に変換され、この平行波は、収
差補正波26に変換されるのである。
さらに、半導体レーザ21の非点隔差が大きい場合には
、昭和61年3月20日出願の特許[(6)で本出願人
らが示したように、シリンドリカルレンズを介して得た
非点収差波面を参照波にすればよい。
なお、第2図におけるホログラムレンズ12及びホログ
ラムディスク22の配置は、特願昭60−168830
で示したように半導体レーザ21のモードホップによる
影響及びロフトのばらつきによる発振波長の変動の影響
を防止するように設定され、ビーム整形も同時に行うよ
うに設定されている。
さらに、ホログラムレンズ12としては昭和61年3月
20日出願の特許11JI(2S)で作成されるホログ
ラムを用いたハイブリッドホログラムレンズを用いるこ
とも可能である。この時、昭和61年3月20日出願の
特許1fli(2!5)での参照波を、本特許の作成収
差波14とすれば、上記同様の議論により所定の特性が
得られる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、走査ビームの収差を全走査領域で均等
に低減し、高解像度の光ビーム走査を実現することがで
きる光ビーム走査装置、およびホログラムレンズの実用
的な作成方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による光ビーム走査装置におけるホロ
グラムレンズの作成方法の実施例の構成図、 第2図は、光ビーノ、走査装置の構成図、第3図は、光
ビーム走査装置の具体的な設計例を示した図、 第4図(a)、 (b)、 (C)は、本発明により作
成されたホログラムレンズによる走査ビームのスポット
ダイアグラム、 第5図+ill、 (bl、 (C)は、最適入射波φ
、N((2)式)による走査ビームのスポットダイアグ
ラムである。 11・・・凹レンズ、 12・・・収差補正用ホログラムレンズ(基板)、13
・・・収束球面波、 14・・・収差波、 22・・・走査用ホログラムレンズ、 26・・・入射波、 27・・・走査ビーム、 28・・・簗束点。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)位置的に空間周波数の分布が異なり、半導体レーザ
    光である入射波(26)を回折させてビーム走査を行う
    走査用ホログラムレンズ(22)と、半導体レーザから
    出射される発散波(25)を該ホログラムレンズ(22
    )からの走査ビーム(27)の全走査領域での複数の集
    束点(28)における収差を均等に低減する波面を有す
    る前記入射波(26)に変換する収差補正用ホログラム
    レンズ(12)とを有することを特徴とする光ビーム走
    査装置。 2)光ビーム走査装置の製造方法において、レーザ光で
    ある再生波の波長λ_2よりも短い波長λ_1のレーザ
    光を用い、球面収差波もしくは非点収差波を参照波とし
    、コマ収差波を物体波として、収差補正用ホログラムレ
    ンズを作成することを特徴とする光ビーム走査装置の製
    造方法。
JP6084686A 1985-07-31 1986-03-20 光ビ−ム走査装置及びその製造方法 Granted JPS62234118A (ja)

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DE86401720T DE3689344T2 (de) 1985-07-31 1986-07-31 Laserstrahlscanner und Herstellungsverfahren.
EP86401720A EP0214018B1 (en) 1985-07-31 1986-07-31 Laser beam scanner and its fabricating method
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