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JPH0533372B2 - - Google Patents
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JPH0533372B2 - - Google Patents

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JPH0533372B2
JPH0533372B2 JP59257857A JP25785784A JPH0533372B2 JP H0533372 B2 JPH0533372 B2 JP H0533372B2 JP 59257857 A JP59257857 A JP 59257857A JP 25785784 A JP25785784 A JP 25785784A JP H0533372 B2 JPH0533372 B2 JP H0533372B2
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JP
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scanning
wavelength
disk
hologram
light source
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Shigeru Kawai
Juzo Ono
Keiichi Kubota
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は光走査装置に関するものである。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to an optical scanning device.

(従来技術) 光走査装置として、従来の回転多面鏡と・θ
レンズの組み合わせのかわりに、ホログラムを用
いたデイスク型の光走査装置が提案されている。
これはデイスクの円周に沿つて複数のホログラム
を配置し、デイスクを回転することによりデイス
クの1回転につき、デイスク上のホログラムの個
数だけの走査線を走査する。この際、一般には、
デイスクの回転に伴い、走査線が湾曲する。レー
ザプリンタおよびレーザフアツクスに使用される
光走査装置においては、直線走査が必要で、走査
線が湾曲すると画質が落ちる。
(Prior technology) As an optical scanning device, a conventional rotating polygon mirror and θ
A disk-type optical scanning device using a hologram instead of a combination of lenses has been proposed.
In this method, a plurality of holograms are arranged along the circumference of the disk, and by rotating the disk, scanning lines corresponding to the number of holograms on the disk are scanned per rotation of the disk. At this time, generally
As the disk rotates, the scan line curves. Optical scanning devices used in laser printers and laser fax machines require straight-line scanning, and if the scanning line is curved, image quality will be degraded.

これを補正するには、従来、ホログラムレンズ
のオフアクシス角を特別の条件とすることによ
り、これを実現していた。この方法についての詳
細は、例えば、雑誌「アプライド・オプテイツク
ス(Applied Optics)、1983年2132〜2136頁に記
載の論文「直線走査のできるホログラフイツクデ
イスクスキヤナ(Holographic disk scanners
for bow−free scanning)」に詳しく述べられて
いる。第4図のように、ホログラフイツクスキヤ
ナ31の中心を原点0、半径をR、レーザビーム
照射位置Q点のx軸に対する回転量をθRとする。
一方、スキヤナを構成するホログラムレンズは、
中心をc(xc,p)に持つゾーンプレート32からな
る。ゾーンプレートの半径をγ、CQがx軸とな
す角をθrとすれば γ=√2 c 2−2c R …(1) θr=cos-1(γ2+xc 2−R2/2rxc) …(2) となる。ホログラフイツクスキヤナ31と共に回
転する座標系x′−y′を導入すれば、ビームの走査
位置は x′=lcos(θR+θr) y′=lsin(θR+θr) …(3a) (3b) である。ここでlは、デイスクと走査面までの距
離を、回折角をθoとしてtanθoで表わされる。
y′の変化に対して、x′が一定となるようにオフア
クシス角θ θ=xc−R/ …(4) を(4)式のように選定することにより走査線を直線
にすることができる。前記論文においては(4)の条
件を最適化し、走査長40cm、ホログラフイツクス
キヤナから走査面までの距離を80cmとして、
100μm以内の直線走査を実現した。しかし、こ
の方法では、オフアクシス角を特別の条件にする
ため、任意の条件に対して走査線を直線にするこ
とはできなかつた。
Conventionally, this has been corrected by setting special conditions for the off-axis angle of the hologram lens. Further information on this method can be found, for example, in the article ``Holographic disk scanners capable of linear scanning'' in the journal Applied Optics, 1983, pages 2132-2136.
for bow-free scanning). As shown in FIG. 4, the center of the holographic scanner 31 is the origin 0, the radius is R, and the amount of rotation of the laser beam irradiation position Q with respect to the x-axis is θ R.
On the other hand, the hologram lens that makes up Scanyana is
It consists of a zone plate 32 having its center at c(x c,p ). If the radius of the zone plate is γ and the angle that CQ makes with the x-axis is θ r , then γ=√ 2 c 2 −2 c R …(1) θr=cos −12 +x c 2 −R 2 /2rx c ) …(2). If we introduce a coordinate system x'-y' that rotates with the holographic scanner 31, the scanning position of the beam will be x' = lcos (θ R + θr) y' = lsin (θ R + θr) ... (3a) (3b) It is. Here, l is the distance between the disk and the scanning surface, and is expressed as tanθ o , where the diffraction angle is θ o .
The scanning line can be made straight by selecting the off-axis angle θ = x c - R/ (4) as shown in equation (4) so that x' remains constant as y' changes. I can do it. In the above paper, conditions (4) were optimized, with a scanning length of 40 cm and a distance from the holographic scanner to the scanning plane of 80 cm.
Achieved linear scanning within 100μm. However, in this method, the off-axis angle is a special condition, so it is not possible to make the scanning line a straight line under arbitrary conditions.

(発明の目的) この発明は、上述の欠点を除去して、任意の走
査線を容易に直線化できる光走査装置を提供する
ことを目的としている。
(Objective of the Invention) An object of the present invention is to provide an optical scanning device that can easily straighten any scanning line by eliminating the above-mentioned drawbacks.

(問題点を解決するための手段) 本発明は上記目的を達成する手段として、波長
可変光源と、この光源からの出射単色光のビーム
形状を整形せしめる光学系と、この光学系により
導かれたビームに照射されるホログラムレンズが
デイスク上に配置されているホログラフイツクス
キヤナと、ホログラフイツクスキヤナから出射す
る走査光の走査線の湾曲状況を検出し、走査線が
直線となるように前記波長可変光源の波長を変化
せしむる制御手段とを備えた構成の光走査装置と
した。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides a wavelength tunable light source, an optical system for shaping the beam shape of monochromatic light emitted from the light source, and a tunable light source guided by the optical system. A holographic scanner, in which a holographic lens irradiated with the beam is placed on a disk, detects the curvature of the scanning line of the scanning light emitted from the holographic scanner, and adjusts the wavelength so that the scanning line becomes a straight line. The optical scanning device is equipped with a control means for changing the wavelength of the variable light source.

(作用の原理) ホログラフイツクスキヤナに代表されるホログ
ラフイツクレーザビーム走査装置においては、い
くつかのホログラムをデイスクの円周上に配置固
定しそれを高速回転することにより、レーザビー
ムを走査する。この際、ホログラフイツクスキヤ
ナの回転に伴つて走査ビームが湾曲する。
(Principle of Operation) In a holographic laser beam scanning device such as a holographic scanner, several holograms are arranged and fixed on the circumference of a disk and are rotated at high speed to scan a laser beam. At this time, the scanning beam is curved as the holographic scanner rotates.

ホログラムは、回折を利用して像を再生する。
空間周波数ν(格子間隔α)のホログラムに、波
長λの光を照射させた時の+1次回折光の回折角
は θ=sin-1(λ/α)=sin-1(νλ) …(5) で表わされる。従つて、ホログラムを照射する光
の波長λを変えることにより、回折角θを変化さ
せることができる。例えば、空間周波数1000本/
mmのホログラムに波長800nmの光を±75Å変化
させて照射した場合、回折角は、52.4°から53.9°
まで変化する。仮に、デイスクから走査面までの
距離を150mmとすれば、走査面上で、ビームの位
置11mm変化させることができる。
Holograms reproduce images using diffraction.
When a hologram with spatial frequency ν (lattice spacing α) is irradiated with light of wavelength λ, the diffraction angle of the +1st order diffracted light is θ=sin -1 (λ/α)=sin -1 (νλ) …(5) It is expressed as Therefore, by changing the wavelength λ of the light that illuminates the hologram, the diffraction angle θ can be changed. For example, 1000 spatial frequencies/
When a hologram with a diameter of
changes up to. If the distance from the disk to the scanning plane is 150 mm, the beam position can be changed by 11 mm on the scanning plane.

半導体レーザは、一般に注入電流により発振波
長が変化する。特に、へき開結合共振器半導体レ
ーザ(C3レーザ)においては、可変波長幅が150
ÅでGHzの変調ができ、注入電流により発振出力
が変化しないので、この用途に適している。この
半導体レーザについては例えば、雑誌「アプライ
ド・フイズイツクス・レター(Applied Physics
Letfer)、1983年650〜652頁に記載の論文に「可
変波長範囲の大きいへき開結合共振器半導体レー
ザの高速直接単周波数変調(High−speed
direct single−frequency modulation with
large tuning rate and frequency excursion
incleaved−coupled−cavity semiconductor
lasers)」と題し詳しく述べられている。この半
導体レーザは、従来の半導体レーザを2分割し、
一方をレーザ、他方を変調器として用いるもので
ある。2つの半導体レーザの発振波長のモード間
隔をわずかにずらしておく。レーザの注入電流を
一定にしておき、変調器の注入電流を変化させて
モードを変化させると、2つのモードが一致した
時にレーザ発振する。従つて、レーザと変調器の
モード差に対応する不連続な波長変化が可能であ
る。前記論文では注入電流に対する波長変化10
Å/mA、可変波長幅150Å、発振波長1.3μm、
スイツチング時間1nsecを実現した。これを利用
すれば、走査ビームの位置を検出しその情報をフ
イードバツクして注入電流を調整することによる
発振波長を変え回折角を変化させることにより、
湾曲した走査線を直線化することができる。
The oscillation wavelength of a semiconductor laser generally changes depending on the injection current. In particular, cleavage-coupled resonator semiconductor lasers ( C3 lasers) have a variable wavelength width of 150
It is suitable for this application because it can perform GHz modulation in Å and the oscillation output does not change due to injection current. For example, the magazine ``Applied Physics Letter'' has written about this semiconductor laser.
Letfer), 1983, pages 650-652, ``High-speed direct single-frequency modulation of cleavage-coupled cavity semiconductor lasers with a large tunable wavelength range''.
direct single−frequency modulation with
large tuning rate and frequency excursion
incleaved−coupled−cavity semiconductor
It is described in detail under the title ``Laser''. This semiconductor laser splits a conventional semiconductor laser into two,
One is used as a laser and the other as a modulator. The mode spacing of the oscillation wavelengths of the two semiconductor lasers is slightly shifted. If the injection current of the laser is kept constant and the mode is changed by changing the injection current of the modulator, the laser oscillates when the two modes match. Therefore, a discontinuous wavelength change corresponding to the mode difference between the laser and the modulator is possible. In the above paper, the wavelength change with respect to the injection current10
Å/mA, variable wavelength width 150 Å, oscillation wavelength 1.3 μm,
Achieved switching time of 1nsec. By using this, the position of the scanning beam can be detected and the information fed back to adjust the injection current, change the oscillation wavelength, and change the diffraction angle.
Curved scan lines can be straightened.

(実施例) 第1図は、この発明の第1の実施例である。波
長可変光源である半導体レーザ1から発振された
光は、コリメートレンズ2でコリメートされた
後、円筒レンズ3によつて収束され、ホログラフ
イツクスキヤナ4のホログラムレンズ5によつて
走査面6を走査する。この実施例ではコリメート
レンズ2と円筒レンズ3で光学系を形成してい
る。ホログラムレンズ5と走査面6の間にビーム
スプリツタ7を置き、走査ビームの一部を取り出
す。取り出されたビームは、円筒レンズ8によ
り、走査方向の光を1次元配列光検出器9に結像
させる。走査方向の光を結像させることにより、
副走査方向のずれは、光検出器9の配列方向に対
応して、結像される。光検出器からの差動出力を
例えば、GP−IBインタフエイスを持つたマイコ
ンなどの演算回路10により、(5)式で示される発
振波長と回折角の関係を用いて、ずれ量に対する
波長値を計算する。さらに注入電流と発振波長の
関係を使つて、例えばGP−IB等のインターフエ
イスを持つた電源11の電流を変化させる。この
時の流れ図を第5図に示す。この実施例では走査
線湾曲補正の他に、ジツタや倒れの補正も可能で
ある。尚、この実施例においては、制御手段はビ
ームスプリツタ7、円筒レンズ8、光検出器9、
演算回路10、電源11から構成した。
(Example) FIG. 1 shows a first example of the present invention. Light emitted from a semiconductor laser 1, which is a wavelength tunable light source, is collimated by a collimating lens 2, converged by a cylindrical lens 3, and scanned on a scanning surface 6 by a hologram lens 5 of a holographic scanner 4. do. In this embodiment, a collimating lens 2 and a cylindrical lens 3 form an optical system. A beam splitter 7 is placed between the hologram lens 5 and the scanning surface 6 to take out a part of the scanning beam. The extracted beam is focused in the scanning direction by a cylindrical lens 8 onto a one-dimensionally arrayed photodetector 9 . By imaging the light in the scanning direction,
The deviation in the sub-scanning direction is imaged in accordance with the arrangement direction of the photodetectors 9. The differential output from the photodetector is processed by an arithmetic circuit 10, such as a microcomputer with a GP-IB interface, to calculate the wavelength value for the amount of deviation using the relationship between the oscillation wavelength and the diffraction angle shown in equation (5). Calculate. Furthermore, using the relationship between the injection current and the oscillation wavelength, the current of the power source 11 having an interface such as GP-IB is changed. A flowchart at this time is shown in FIG. In this embodiment, in addition to scanning line curvature correction, it is also possible to correct jitter and inclination. In this embodiment, the control means includes a beam splitter 7, a cylindrical lens 8, a photodetector 9,
It consists of an arithmetic circuit 10 and a power supply 11.

第2図は、この発明の第2の実施例である。こ
の実施例では、走査線の湾曲の情報をあらかじめ
メモリに入力しておき、デイスクの回転に伴つて
メモリ内のデータを読み込み、電源24の電圧を
制御するよう構成している。すなわち、制御手段
を、ホログラフイツクスキヤナの回転位置を検出
する位置検出器21と、メモリ23と、演算回路
22と、電源24とから構成している。半導体レ
ーザ1から発振された光は。コリメートレンズ2
でコリメートされた後、収束レンズ3によつて収
束され、ホログラフイツクスキヤナ4のホログラ
ムレンズ5によつて、走査面6を走査する。走査
線の湾曲情報をあらかじめ、計算あるいは実験的
に解析し、メモリ23に記憶させる。ホログラフ
イツクスキヤナ4の回転に対する位置検出は、例
えば、ホトカプラなどの位置検出器21によつて
おこなう。対応するホログラムレンズの湾曲情報
は、メモリ23から演算回路22にアクセスさ
れ、電源24の電圧を変化させる。第3図は、メ
モリ23に記憶されている電流値とホログラムの
位置に対する情報の一例を示す。
FIG. 2 shows a second embodiment of the invention. In this embodiment, information on the curvature of the scanning line is input into the memory in advance, and as the disk rotates, the data in the memory is read and the voltage of the power supply 24 is controlled. That is, the control means includes a position detector 21 for detecting the rotational position of the holographic scanner, a memory 23, an arithmetic circuit 22, and a power source 24. The light oscillated from the semiconductor laser 1 is. Collimating lens 2
After being collimated at , it is converged by a converging lens 3 and scanned on a scanning surface 6 by a hologram lens 5 of a holographic scanner 4 . Scanning line curvature information is calculated or experimentally analyzed in advance and stored in the memory 23. The rotational position of the holographic scanner 4 is detected by a position detector 21 such as a photocoupler, for example. The curvature information of the corresponding hologram lens is accessed from the memory 23 to the arithmetic circuit 22, and the voltage of the power supply 24 is changed. FIG. 3 shows an example of information stored in the memory 23 regarding the current value and the position of the hologram.

ホログラムとしてオフアクシス角を20°、デイ
スクの回転速度を6000rpm、ホログラムの配置個
数20ホログラムから走査面までの距離を150mmの
ものを用いれば、走査線が、走査端と中心におい
て5mmの差を持つ円弧を描く。この時、第3図に
示すような2KHzの正弦波状の電流変化をおこな
つて、走査線を直線にすることができた。
If you use a hologram with an off-axis angle of 20 degrees, a disk rotation speed of 6000 rpm, and a distance of 150 mm from the hologram to the scanning surface, the scanning line will have a difference of 5 mm between the scanning edge and the center. Draw an arc. At this time, we were able to make the scanning line straight by changing the current in a 2KHz sine wave shape as shown in Figure 3.

(発明の効果) 以上、詳細に説明したように、この発明によれ
ば光源の波長を変化させることにより任意の走査
線に対して直線走査が容易に可能な光走査装置が
得られる。
(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, an optical scanning device that can easily perform linear scanning on an arbitrary scanning line can be obtained by changing the wavelength of the light source.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の第1の実施例、第2図は、
この発明の第2の実施例、第3図は第2の実施例
のメモリに記憶するデータ例、第4図は、従来例
における走査線の湾曲補正における模式図、第5
図は第1の実施例の補正手順の流れを示す図であ
る。図において 1……半導体レーザ、2……コリメートレン
ズ、3……円筒レンズ、4……ホログラフイツク
スキヤナ、5……ホログラムレンズ、6……走査
面、7……ビームスプリツタ、8……円筒レン
ズ、9……1次元配列光検出器、10……演算回
路、11……電源、21……位置検出器、22…
…演算回路、23……メモリ、24……電源、3
1……ホログラムデイスク、32……ゾーンプレ
ート。
FIG. 1 shows a first embodiment of the invention, and FIG. 2 shows a first embodiment of the invention.
Embodiment 2 of the present invention, FIG. 3 is an example of data stored in the memory of the second embodiment, FIG. 4 is a schematic diagram of scanning line curvature correction in the conventional example, and FIG.
The figure is a diagram showing the flow of the correction procedure in the first embodiment. In the figure: 1... Semiconductor laser, 2... Collimating lens, 3... Cylindrical lens, 4... Holographic scanner, 5... Hologram lens, 6... Scanning surface, 7... Beam splitter, 8... Cylindrical lens, 9...One-dimensional array photodetector, 10... Arithmetic circuit, 11... Power supply, 21... Position detector, 22...
...Arithmetic circuit, 23...Memory, 24...Power supply, 3
1... Hologram disk, 32... Zone plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 波長可変光源と、この光源からの出射単色光
のビーム形状を整形せしめる光学系と、この光学
系により導かれたビームに照射されるホログラム
レンズがデイスク上に配置されているホログラフ
イツクスキヤナと、ホログラフイツクスキヤナか
ら出射する走査光の走査線の湾曲状況を検出し、
走査線が直線となるように前記波長可変光源の波
長を変化せしむる制御手段とを備えていることを
特徴とする光走査装置。
1. A holographic scanner in which a wavelength tunable light source, an optical system that shapes the beam shape of monochromatic light emitted from this light source, and a hologram lens that is irradiated with the beam guided by this optical system are arranged on a disk. , detect the curvature of the scanning line of the scanning light emitted from the holographic scanner,
An optical scanning device comprising: control means for changing the wavelength of the variable wavelength light source so that a scanning line becomes a straight line.
JP59257857A 1984-12-06 1984-12-06 Optical scanner Granted JPS61134728A (en)

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JPS61134728A JPS61134728A (en) 1986-06-21
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