JPH0426452B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は光学スキヤナに関するものであり、
より特定すれば、昭和59年２月28日付特許願第
38454号の明細書に記載された小型光学スキヤナ
の改良に関するものである。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 前記特許願第38454号明細書に記載された光学
スキヤナにおいて、高速垂直走査は直線画像軌跡
を細長片状のストリツプミラーに反射するための
低速移動フレームミラーを使用することにより達
成される。高速水平走査はストリツプミラー上の
直線画像軌跡を走査するために回転走査デイスク
上の凹面反射器の環状配列を使用することにより
達せられる。ストリツプミラーは凹面反射器から
この反射器の焦点距離に一致した距離だけ離れ、
しかも傾斜しており、走査デイスク上の凹面反射
器の弧状配列に対応するよう湾曲していることが
好ましい。走査デイスクが回転する時に、連続凹
面反射器はストリツプミラー像を走査し、それに
よつて連続水平軌跡を走査する。ストリツプミラ
ー像は凹面反射器によつて平行ビームの状態で反
射され、その平行ビームは検出された放射線強度
に対応する電気信号を提供する適切な検出器上に
結像される。収束光学系は平行画像ビームを検出
器上に結像するのに使用される。

前述の特許願に記載の光学スキヤナは従来の直
交パターンスキヤナよりも顕著な改良点を有する
ものであるが、その構造に関係したある不都合な
点がいくつかの状況において現れることがある。

まず第１に、独立した収束光学系を必要とする
ことがいくつかの適用にとつて非常にめんどうで
あり、また費用のかかるものである。

したがつて、本発明の目的は、収束光学系とし
ての独立した光学要素を必要としない光学スキヤ
ナを提供することである。

特に、熱画像システムにおいては、いわゆるス
プリアス又はノイズ放射線の検出に関するさらに
別の問題が生じる。

ここにいうスプリアス放射線とは、走査される
画像以外の発生源から検出器に達する放射線であ
る。

したがつて、本発明の別の目的は、スプリアス
放射線を抑制し、実質上走査される画像からの放
射線だけが検出されるようにすることである。

前述の特許願に記載の光学スキヤナにおいて生
じるさらに別の問題は、湾曲ストリツプミラーが
使用された場合、検出器に対する画像の“横ずれ
（walk−off：ある一点に入射した光が反射の回
数を重ねるごとに横ずれを起こすことを言うが、
ここでは“湾曲”ストリツプミラーによる横ずれ
を問題としている。）のために、システムの解像
度が低下することである。この現象は、凹面反射
器によつて正確に走査しようとするがために、湾
曲したストリツプミラー上に直線水平軌跡を投影
することによりイメージローテーシヨン（image
rotation：像軌跡の回転又は円曲化）が生じる結
果に外ならない。横ずれはいくつかの適用にとつ
ては許容できるが、本発明の別の目的は、これを
許容しない、すなわち横ずれを生じることなく、
所望の湾曲ストリツプミラー形状によつて走査さ
れる画像の検出を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、口径蝕
（vignetting）を生じることなく、凹面反射器か
らの画像を反射することができるストリツプミラ
ー形状を提供することである。

問題点を解決するための手段及び作用 本発明に従う典型的な走査システムにおいて、
走査は通常の直交ラスター走査パターンで行われ
る。走査されるシーンは、そのシーンの頂部から
底部に徐々に移動する連続水平軌跡によつて覆わ
れる。各水平軌跡は湾曲ストリツプミラー上に連
続して出現し、回転走査デイスクに向かつて反射
される。

本発明の第１の好ましい実施例において、走査
デイスク上の凹面反射器は、適切な放射線検出器
上に直接に結像するような形状である。この効果
を達成するために、ストリツプミラーは一般に凹
面反射器の焦点以外の位置に配置されるが、凹面
反射器の輪郭が楕円形の場合には、ストリツプミ
ラーは凹面反射器の第１焦点に配置され、画像は
第２焦点に形成される。この実施例では、画像は
湾曲ストリツプミラーを縦断する凹面反射器の掃
引に対応して弧状に結像され、さらにこの弧状に
対応する検出器配列によつて検出されることが好
ましい。

本発明の第２の好ましい実施例において、スプ
リアス放射線は光阻止及び防熱壁によつて検出器
に達するのを防止される。凹面反射器から反射さ
れた画像を検出器上に結像するために収束光学系
が用いられる場合、凹面反射器（複数）からの画
像の弧状走査掃引は、収束光学系の開口絞りの一
部分だけを占める。コールドシールド及び球形バ
ツフルミラーからなる遮光壁は、凹面反射器によ
つて反射された平行画像によつて占められる収束
光学系の開口絞りの部分に対する検出器の視界を
制限する。収束光学系の開口絞り内において他の
影響力のある発生源からのスプリアス放射線はそ
のような発生源を覆う高反射性表面によつて検出
器に達するのを防止される。収束光学系開口の外
側における発生源からのスプリアス放射線は収束
光学系、したがつて、検出器に向かつて反射され
ることができない。すなわち、収束光学系ひとみ
の範囲内におけるすべての面は平坦で高反射性の
表面となるように機械仕上げ及び研摩され、収束
光学系に向かつて唯一反射される放射線が存在す
るとすれば、それは検出器を含む空間領域内で発
生した放射線が入射方向に折り返される、いわゆ
る再帰反射となるように整合配置される。検出器
の視界内で発生する、シーンから以外のスプリア
ス放射線は、検出器を含む空間領域を非常に低い
温度、たとえば77〓（−196.15℃）に維持するこ
とによつて抑制される。これらの光学的防壁技術
はすべてのスプリアス放射線の検出を効果的に防
止する。さらに、走査掃引時における検出器上へ
の像の入射角度の変化によつて生じる不均一な画
像検出は、検出器の全部の視界を横切つて均一な
画像検出を提供するように、システム収束光学系
開口を遮蔽するための手段を設けることによつて
克服される。

本発明の第３及び第４の好ましい実施例におい
て、湾曲ストリツプミラー上には水平掃引に基づ
く直線画像が投影されるにもかかわらず、このス
トリツプミラーと対応する走査デイスクの弧状走
査によつて生じることとなる像軌跡の回転又は円
曲化、すなわち“横ずれ”は修正される。

本発明の第３の好ましい実施例においては、凹
面反射器の中心に対して正確に計つた走査デイス
ク半径に等しい基準曲率半径を有する固定オフア
クシス（実際の光軸が理論的な光軸からずれた角
度又は位置を通るような使用方式）型の放物面反
射器が収束光学系として設けられる。放物面反射
器は走査デイスク軸において画像を効果的に結像
するように位置決めされている。

本発明の第４の好ましい実施例においては、放
物面ルーフミラーが設けられ、走査掃引中に平行
画像を前段の画像円曲化に対して逆方向に円曲化
させることにより、ずれの原因をなくすように設
けられている。これはルーフミラーにおける２面
の放物面の交差により形成される円の半径が走査
デイスクの中心から、そのデイスク上に配列され
た凹面反射器の中心までの距離（半径）の２倍に
等しい場合に、前記の横ずれを生じなくするもの
である。

本発明の第５の好ましい実施例において、視界
からのすべての像光線を同様の方法でさえぎり、
口径蝕を生じることなく凹面反射器によつて反射
された平行またはテレセントリツク画像を生じる
トロイダル及び球形ストリツプミラーが設けられ
る。

実施例 本発明に従つた基本システムが第１図及び第２
図に示されている。シーン（図示せず）は低速振
動フレームミラーにより垂直走査され、その間に
おいて高速回転走査デイスク３０上の凹面鏡配列
３２を移動させることにより水平走査される直線
画像軌跡が、湾曲ストリツプミラー２６上に投影
される。それらはすべて前記特許願第38454号に
従うものである。一般に、シーンからの被走査放
射線は検出器４０上に結像し、この検出器は検出
された放射線強度に対応する電気信号を発生す
る。すなわち、システムはシーンを走査して、テ
レビジヨン状ビデオデイスプレーにおけるビーム
強度を制御するに適した電気信号を発生するもの
である。

第１図に示した本発明の第１の好ましい実施例
においては、固定湾曲ストリツプミラー２６が配
置されるとともに、凹面反射器３２が設けられ、
湾曲ストリツプミラー２６に反射された画像が凹
面反射器３２によつて結像されるようになつてい
る。凹面反射器３２によつて形成される画像は第
１図に示すように、ストリツプミラーを横切る凹
面反射器の走査掃引に対応した弧状軌跡を有す
る。

形成された弧状画像を収束光学系なしに検出す
る好ましい方法は、第３図に示すように、弧状の
焦点に対応する弧状路に沿つて検出器配列を設定
することである。弧状検出器配列２４０はストリ
ツプミラーの直接投影に等しい大きさに設定され
る。ストリツプミラー画像２４２は凹面反射器２
４４により反転（第３図において円弧湾曲方向が
反転）され、走査掃引のすべての位置において検
出器配列２４０中の対応位置に結像するものであ
る。そのため、なんらかの画像の誤整列、すなわ
ち“横ずれ”が生ずるとすれば、それはオフアク
シス画像点において生じることになる。弧状検出
器配列は画像の誤整列のためなんらかの不正確を
生じるが、余分の光学要素を設けることが特定の
適用にとつて非常に価であつたり、めんどうな場
合には、収束光学形を都合よく省略することが望
ましい。この実施例では凹面デイスク反射器２４
４の好ましい輪郭は楕円形状であり、ストリツプ
ミラーはその楕円形凹面反射器の第１焦点に配置
され、検出器配列は第２焦点に配置されている。
この形状は同軸上の収差を防止する。検出器は走
査デイスクの掃引に連続的に対応して作動するこ
とが好ましい。

第２図、第４図及び第５Ａ図に示した本発明の
実施例において、シーンからの放射線は湾曲スト
リツプミラー２６により、凹面反射器３２向かつ
て上向に反射され、さらに平行ビームの状態でス
トリツプミラーの外側を通過して下方に進行す
る。画像の視準は凹面反射器の大きさを定するこ
とによつて達成される。すなわち、凹面反射器
は、走査デイスク３０とストリツプミラー２６と
の間の距離に対応する焦点距離を有する。凹面反
射器は放物面形状を有することが好ましい。凹面
反射器から出る平行ビームは、ビームを検出器４
０上に結像する収束レンズ３８を通過する。収束
レンズの開口絞りは走査掃引におけるすべての走
査可能な反射器の位置で平行画像ビームを許容す
るに充分な大きさでなければならず、さらに実質
上無収差でなければならない。

光画像システム、及び特に熱画像システムにお
いて、スプリアス放射線が検出されることは望ま
しくない。スプリアス放射線は、走査される画像
からは生じないにもかかわらず、検出器に達する
放射線である。本発明の第２の好ましい実施例は
すべてのスプリアス放射線を効果的に抑制するも
のである。

第２図及び第４図を参照して、スプリアス放射
線が検出器の視界中において種々の物体から放射
される場合や、反射器３２ａ，３２ｂ近くのスト
リツプミラー支持部２５６のような面、隣接する
凹面反射器間における走査デイスク３０の面２５
８、及び収束レンズハウジング２８０などによつ
て収束レンズ３８を経て最終的に検出器に向かつ
て反射される場合には、それらのスプリアス放射
線が検出器４０に達することに留意すべきであ
る。熱画像システムにおいては、コールドシール
ド２７０が通常は検出器の周りに配置されること
により（第４図参照）、検出器の視界を所望の立
体角２６２まで減少させ、収束光学系を経て検出
器に達する放射線だけを含むようにする。コール
ドシールドは検出器に関連して配置されたデユー
アフラスコの温度まで冷却されるので、有害な放
射線をほとんど発生しない。

画像システムにおいて、走査画像の画素
（pixel）は収束レンズによつて所定の時間に検出
器上に結像される。コールドシールドは収束光学
系開口に適応するので、収束レンズを通過する放
射線以外の放射線を遮断する。本システムにおい
て、走査画素像は収束ンズ３８の一部だけを横切
つて進行する。したがつて、システムの収束光学
系開口は補足的なシールデイングでもつて検出器
４０の視界を減少させることにより、さらに制限
してもよい。第５Ａ図及び第５Ｂ図において、収
束光学系開口絞り２７６はコールドシールド２７
０と球状バツフルミラー２７２によつて形成され
る。球状バツフルミラーは、収束光学系開口絞り
２７６の形状が長方形で、しかも収束レンズ３８
を横切つて凹面反射器３２により掃引された弧状
列に対応するように形成されている。第２図、第
５Ａ図及び第５Ｂ図は、コールドシールド２７０
と球状バツフルミラー２７２によつて提供される
協同シールデイングが、検出器４０内の視界内あ
つて、収束光学系２７６の外側から発生する、シ
ーンから以外の放射線が検出器に直接に達するの
を防ぐことを示している。したがつて、検出器４
０に達する唯一のスプリアス放射線は収束光学系
開口の視界内における物体から直接にまたは反射
によつて放出されたものに外ならない。

光画像システムにおける収差の別の原因は、均
一な放射輝度の１シーンが走査されるときに、デ
イスプレー画像の明るさが変化することである。
この問題のもとつともありふれた原因、すなわち
光学ひとみの口径蝕及び光透過率の変化は、本発
明のシステムに従う走査システムでは一般に存在
しない。換言すれば、本発明においては、走査時
に光線の損失をもたらす口径蝕は生じないし、そ
の高品質の光学系は光透過率の変化を生じないも
のである。これは、光透過性媒質の変化を考慮す
る必要がない反射光学系を用いる本発明の実施例
において特にあてはまる。残りの問題である明る
さの変化だけは、走査位置の連続に対応する検出
器４０への画像光線の入射角度の変化に基づく画
像光線の不均一検出によつて生じるものである
（第２図及び第４図参照）。検出器の視界にわたる
この角度変化に基づいた明るさの変化は、たいて
いの適用にとつて許容することができる。しかし
ながら、精密な適用においては、この明るさの変
化は第６図に示すように、適切な“遮蔽”によつ
て補償される。収束光学系開口絞り２７６は円形
として示された遮蔽スクリーン２９０によつて部
分的に妨害される。Rsは検出器４０に入射する
放射線が画像のピーク輝度において、収束光学系
開口の全体を通じて均一なレベルまで減少するよ
うに経験的に決定される。それによつてすべての
走査位置に対し、一定の画像輝度を得ることがで
きる。遮蔽スクリーン２９０の形状は特定の適用
のために選定されたものであり、たとえば円形以
外の形状であつてもよい。

収束光学系開口絞りを通る検出器の視界内にお
いて効果的ななんらかの発生源からのスプリアス
放射線の広範囲の抑制は、高度の反射性被覆でも
つてそのようなすべての発生源を被覆することに
よつて達成することができる。収束光学系開口の
外側の発生源からのスプリアス放射線は、その反
射面を介して検出器が実質上放射線を発生しない
冷却面を見るように、収束光学系開口絞りの範囲
内における反射面を方向づけることにより、その
収束光学系開口絞りに反射されるのを阻止され
る。検出器は非常に低い温度、たとえば77〓（−
196.15℃）維持されるため、検出器は自身の視界
内において、実質的な放射線をほとんど発生しな
い冷却面を見ることになる。同様に、反射面は熱
放射線の発生源として作用しないため、反射面の
適切な配置により事実上その面は存在しない（見
えない）ことになる。

スプリアス放射線の発生源を除くために反射面
を使用した装置が第２図及び第４Ａ図〜第４Ｃ図
に示されている。ストリツプミラー２６のための
支持部材２５６は収束レンズ３８の光軸に垂直な
平面内にある。ミラー支持部材の両平面は高度な
反射材料でもつて被覆されている。収束レンズに
対向する側のデイスク３０の平面も反射材料でも
つて被覆されており、隣接する凹面反射器間の領
域において反射平面部分２５８を提供する。収束
レンズ３８を支持する収束レンズハウジング２８
０も、走査デイスク３０に対向する面を反射材料
でもつて被覆されている。

スプリアス放射線を除く種々の反射面の形式が
第４Ａ図〜第４Ｃ図にそれぞれ示されている。第
４Ａ図は、ミラー支持部材の検出器側からの反射
光路を示し、検出器は事実上支持部材の、それに
近い方からの反射により自身を見る。すなわち、
その近い方の側面部分が検出器に対する鏡（再帰
反射鏡）になるわけである。同様に第４Ｂ図は、
ミラー支持部材の走査デイスク側の面が存在する
ことによつて、事実上走査デイスクの平面と隣接
の凹面反射器３２ａを経て検出器がどのように自
身を見るかを示している。最後に第４Ｃ図は、収
束レンズ支持部材２８０を折返し点とし、凹面反
射器３２ａとストリツプミラー支持部材２５６の
走査デイスクの側の面を経た反射によつて、検出
器がどのように（鏡に映つた）自身を見るかを示
している。その２次元の図面において、光は不透
明ストリツプミラーとストリツプミラー支持部材
を通過するように見える。しかしながら、示され
た光線は平行光ビームのすべての光線を単純に表
わしているだけであり、ストリツプミラー支持部
材はそのビームにきのこの柄のような影を生じる
だけである。

多数の検出器配列とともに湾曲ストリツプミラ
ーを使用すれば、“横ずれ”現象による歪みが起
こることになる。この現象は、凹面反射器による
走査掃引自体が検出器配列に対してオフアクシス
（検出器の光軸と掃引中の光ビーム軸が一致しな
いこと）となること、すなわち検出器配列に対す
る枠曲ストリツプミラー画像の、光学的回転又は
円曲化が生ずることに起因するものである。単一
検出器からなる要素検出システムにおいては、こ
の回転不整合の効果、すなわち円曲化による歪み
は最小となる。すなわち、そのようなシステム
（単一検出器）において唯一関連するパラメータ
は検出される放射線自体の量であり、前記のよう
な不整合ではないからである。単一の検出器から
なる要素検出システムにおいては、円曲化歪み
（回転不整合）に基づいて検出されなくなる放射
線の量は、一般的に無視することができる。これ
は検出すべき画像を一点（単一検出器）に収束さ
せる際に、横ずれも収束される形となるため、検
出器要素によつて検出される放射線は、検出器を
充分に付勢するからである。最悪の場合、単一の
検出器による要素検出システムにおいて、回転不
整合はオフアクシス画像位置の感度を低下させる
ことになる。これは検出器要素信号を受ける電子
回路における遮蔽または強度補正によつて修正す
ることができる。しかしながら、多数の検出器配
列の場合、回転不整合によつて生じる横ずれはシ
ステムの解像度を低下させる、より有害な効果を
有することになる。この低下した解像度は、単一
の検出器による要素検出システムにおいては単純
に検出されなくなる画素放射線が重複して、多数
の検出器配列における隣接の検出器要素によつて
検出されるためである。画像品質の重大な低下
は、検出器の要素数が増加された時に起こり得
る。

本発明の第３の好ましい実施例において、回転
（円曲化）歪みは収束光学系としての固定オフア
クシス型放物面反射器を使用することで修正され
る。放物面反射器は走査デイスク軸において画像
を効果的に結像するように配置されている。

第７図において、放物面反射器２００は走査デ
イスク３０の有効半径R_Dに等しい基準曲率半径
R_Pを有する。放物面反射器２００は、その作用
焦点距離ｆが光軸上の焦点距離の２倍に等しくな
るように配置されている。検出器の直線配列４０
は放物面反射器２００の基部から1/2R_Pの距離を
置いて放物面反射器２００の光軸上において受光
法線がその軸に垂直となるように配置されてい
る。これらのパラメータを満足することにより、
凹面反射器３２からの平行画像光線は検出器配列
の面内で結像される。平行ビームの軸光線は90゜
の角度で凹面反射器３２から反射され、走査デイ
スク軸に対し90゜の角度で検出器に入射する。も
ちろん、90゜以外の折り曲げ角度（fold angles）、
放物面反射器２００、及び直線配列４０のための
別の位置間隔を使用してもよいが、これらのパラ
メータは、各々によつて生じる回転歪みが他のも
のによつて助長されるではなく、なくなるように
選定されなければならない。

第７図は走査デイスク軸上に平行画像を折り曲
げて結像する原理を正確に示しているが、検出器
が配列されるのは、第８図を参照すれば、走査シ
ステムににおいて、凹面型、なるべくは球面型の
一次画像ミラー１６４に反射されてストリツプミ
ラー２６に入射する水平走査された画像光線の光
路であるため、図示の装置は実際の使用状態では
実用的ではない。この問題に対する１つの解決策
が第８図に示されている。入来した放射線は、フ
レームミラー１６０から反射されて凹凸レンズ１
６２を通り、ストリツプミラーの所を素通りして
画像反射レンズ１６４に入射する。この放射線は
前記ストリツプミラーに入射し、そこから回転デ
イスク１７０の凹面反射器３２に向かつて反射さ
れ、同反射器より平行ビームとして出ていく。な
るべくなら、湾曲ストリツプミラーは破線１７６
で示すように、デイスク１７０の回転軸を軸心と
する45゜半角の円錐の外周面上に位置している。
凹面反射器３２からの画像光線は平行を維持する
平坦な反射器２０８，２１０，２１２によつて折
り曲げられる。その後、画像光線は第７図に関し
て先に記載した状態を満足する放物面反射器２０
０の一部分に入射する。

オフアクシス放物面反射器は横ずれを効果的に
除去するが、検出器の直線配列の直交軸の回りに
おいて光学的回転（入射法線の回転）を導くこと
になる。凹面反射器がその弧状掃引において画像
を走査するとき、“オフアクシス”検出器（入射
光に対して検出器光軸がオフアクシスとなる意味
においてこのように呼称する）の位置に対する正
確な焦点が変化し、配列の中間点から離れた位置
で焦点ずれ（defocus）が生じる。この焦点ずれ
の問題は走査時において適切な焦点位置を維持す
るように、、検出器配列をその直交軸の回りにお
いて回転軌跡に沿わせる（円曲配列とする）こと
によつて解決することができるが、検出器配列の
円曲化は実用的ではなく、機械的制限をもたらす
ことになる。焦点ずれの量は、１個から数個の検
出器要素までなら満足のいく解像度が維持され得
るため、多くの応用例において許容できる。オフ
アクシス放物面反射器を用いる第８図の実施例
は、横ずれ問題に対する１つの解決策を提示し、
単一の光学面において収束光学系を形成する。

第９図及び第１０図には、本発明の第４の実施
例が示されており、これは放物面反射器によつて
焦点ずれを生ずることなしに、横ずれ問題を解決
する。この実施例は放物面ルーフミラーを使用す
るものであり、検出器配列の全長にわたる正確な
結像が重要である場合に、より精密さを発揮す
る。

適切な放物面ルーフミラー２２１が第９図及び
第１０図に示されており、ルーフミラーは凸面及
び凹面放物面２２４，２２６における部分２２
０，２２２をそれぞれ占有する。ルーフミラーは
“画像回転装置”（Image Rotattion Devices）、
D.W.スイフト（「光学及びレーザー技術」、1972
年８月、第184頁〜第185頁）に一般的に記載され
ている。放物面２２４，２２６の基準曲率半径
は、これらの面が共通の焦点２２８と共通の軸２
３０を有するように選定され、かつ整合される。
横ずれを除くために、放物面２２４，２２６の交
差円の半径R_Iは走査デイスクの有効半径R_Dの２
倍に等しくなければならない（第５図及び第１０
図参照）。

凸面及び凹面放物面の交差により、交点での微
少領域においてはいずれの放物面にとつても半径
方向及び接線方向の両方に沿つた完全な90゜ルー
フミラーが提供される。一般に、ルーフミラーか
ら反射される画像は、２つのルーフミラー半部の
交差線に直交した軸の回りにおけるルーフミラー
の各画像回転（円曲化）角度の２倍に等しい角度
において回転（円曲化）される。この実施例で
は、放物面ルーフミラーによつて形成された90゜
のルーフは、事実上走査掃引中における走査デイ
スクの角度位置によつて生じる画像回転（円曲
化）の関数としての軸の回りにおいて回転軌跡を
描く（円曲化修正する）。この実施例において、
修正する凹面反射器の軸の回りの画像回転（円曲
化）は走査角度に対応する。放物面交差に直交す
る軸との関係において、凹面反射器からの掃引
（円曲化）画像は走査角度によつて生じる円曲化
とは反対の方向の回転軌跡又は円曲効果を有する
放物面ルーフミラーに入射する。R_IがR_Dの２倍
に等しい場合、放物面交差に垂直な軸の回りにお
ける画像の角度回転は凹面反射器軸の回りの画像
の角度回転の半分に等しくなる。したがつて、な
んかの所定の走査角度において、１枚の放物面ル
ーフミラーに入射する画像は、放物面交差に垂直
な軸の回りを、走査掃引によつて生じる画像回転
と反対の方向に走査角度の半分に等しい角度だけ
回転（円曲化）する。放物面ルーフは放物面交差
における前記軸の回りの回転角度の２倍だけ画像
を回転（円曲化）させるため、放物面ルーフミラ
ーによつて反射された画像は、走査角度によつて
生じる画像回転と反対の方向に走査角度に等しい
量だけ回転することになる。したがつて、走査掃
引によつて生じる画像回転は完全になくなる。さ
らに、都合のよいことに、放物面ルーフミラーは
焦点ずれを生じず、そのため、正確な結像が要求
される場合に使用することができる。

実用的には、放物面ルーフミラーは、反射画像
を入射画像と区別できるように配置されなければ
ならない。言い換えれば、放物面の交差に垂直な
軸が入射画像ビームの軸と一致する位置にあつた
場合、入射画像はそれ自身の上には再帰反射させ
ることができないからである。

放物面ルーフミラー２２１は第１０図に示すよ
うに配置されている。凹面反射器３２からの画像
光線は放物面反射器の交差部分２３３から離れた
凸面放物反射器部分２２０に入射する。放物面ル
ーフミラーの横変位ｔは凹面反射器３２からの平
行画像ビームを受けるのに必要な入射ひとみに対
応する。主光線は凸面放物反射器部分２２０によ
つてほぼ90゜の角度で反射されるが、その角度は、
画像が凸面放物反射器部分によつて交差部分２２
３よりも高い位置で反射されるため、90゜に等し
くない。したがつて、凸面放物反射器によつて反
射された光線は、凹面放物反射器部分２２２に入
射し、その部分２２２によつて凸面放物半紙器部
分２２０からの射出ひとみよりも僅かに高い位置
で反射される。放物面ルーフミラー２２１におれ
る入射及び反射光線高さの差は、放物面反射器部
分２２０，２２２のための重なり合わない入出側
ひとみを提供するのに十分でなければならない。
配置されているように、放物面ルーフミラーの内
部反射は正確に90゜の角度ではないが、R_IをR_Dの
２倍に等しくすることにより、ずれの正確な修正
が達成される。

本発明の第５の好ましい実施例は、円錐形スト
リツプミラー部分の望ましい特徴を有する湾曲ス
トリツプミラー形状に関するものである。すなわ
ち、同じ方法で視界からのすべての光線をさえぎ
り、デイスク走査時に焦点ずれを生じることな
く、凹面反射器によつて反射された平行またはテ
レセントリツク画像を生じさせる。一般的に、そ
の一つの半径が走査デイスク半径R_Dに等しいト
ロイダルミラー（第７図及び第８図）を使用して
もよい。その一部からストリツプミラー部分を形
成することができる形状体の例が第１１図及び第
１２図に示されている。第１１図は、ストリツプ
ミラー部分を区分形成することができる外縁半径
R_Dのトロイダル形（ドーナツツ形）本体を示し
ている。第１２図は、半径R_Dのストリツプミラ
ー部分を区分形成することができる球状本体を示
している。典型的に、入射画像はストリツプミラ
ーから凹面反射器90゜の角度で上方に反射される。
画像を90゜の角度で反射するように、球面上で半
径R_Dを有するストリツプミラー部分を得るため、
球の半径R_SPは√２R_Dに等しくなければならな
い。特定の適用に応じて、R_Dに対するストリツ
プミラー形状の曲率半径を種々の割合にし、又は
ストリツプミラーとして種々の横断面形状（すな
わち、円形や楕円形など）を使用してもよい。小
さく、かつ瞬間的な視界の場合、これらの構造上
の相違による収差は小さく、しかも比較的重要で
はない。

空気は画像を形成する放射線が通過するもつと
も普通の光学媒体であるが、特に種々の光学的要
素間や他の透過媒体（たとえばガラス）は僅かの
調整でもつて使用することができる。

本発明の概念を説明するためにいくつかの実施
例を詳細に記載してきたが、本発明の範囲から逸
脱することなく、使用することのができる非常に
多くの変形例があることが明白である。本発明の
範囲は特許請求の範囲により詳細に記載されてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の好ましい実施例に従う
走査装置の部分斜視図で、画像の光路が走査時に
凹面反射器によつて結像されるのを示し、第２図
は走査装置の第２の好ましい実施例の部分斜視図
で、走査時の光路を示し、第３図は弧状に調整さ
れた検出器配列の平面図、第４図は走査装置の第
２の好ましい実施例の部分正面図、第４Ａ図〜第
４Ｃ図は第４図に示した走査装置の第２の実施例
の部分正面図で、種々の光路及びスプリアス放射
線の抑制を示し、第５Ａ図は走査装置の第２の好
ましい実施例の部分正面図で、システム防壁の一
部を示し、第５Ｂ図はシステム収束光学系開口の
平面図、第６図はシステム収束光学系開口の平面
図で、遮蔽を示し、第７図は収束光学系としての
オフアクシス放物面反射器を有する走査装置の部
分正面図、第８図は走査装置の第３の好ましい実
施例の正面図で、収束光学系としてオフアクシス
放物面反射器に向かつて折り曲げられる平行画像
を示し、第９図は放物面ルーフミラーの構造を示
す平面図、第１０図は画像回転光学としての放物
面ルーフミラーを有する走査装置の第４の好まし
い実施例の正面図、第１１図は本発明の第５の実
施例に従つて構成されたトロイド（ドーナツツ
形）の一部分としてのストリツプミラーの斜視
図、第１２図は本発明の第５の実施例に従つて構
成された球形の一部分としてのストリツプミラー
の斜視図である。 ２６……湾曲ストリツプミラー、３０……回転
走査デイスク、３２……凹面反射器、３８……収
束レンズ、４０……放射線検出手段、２００……
放物面反射器、２２１……放物面ルーフ型反射
器、２７０……コールドシールド、２７２……球
形バツフルミラー、２７６……収束光学系開口、
２９０……遮蔽スクリーン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直交方向の一方における直線走査軌跡を含む
   直交パターンにおいてシーンを走査することによ
   り、前記直線走査軌跡をイメージ手段上に連続し
   て出現させるとともに、回転走査デイスクの平面
   上における凹面反射器の環状配列によつて他の直
   交方向に走査するようにした走査システムにおい
   て、前記イメージ手段は細長片状のストリツプミ
   ラーからなり、前記ストリツプミラーによつて反
   射された放射線が前記凹面反射器によつて放射線
   検出手段上に結像されるように、前記ストリツプ
   ミラーを配置するとともに、前記凹面反射器を形
   成したことを特徴とする光学走査システム。 ２ 前記イメージ手段が湾曲ストリツプミラーか
   らなり、前記凹面反射器がこの凹面反射器の走査
   掃引に対応する弧状の焦点列において前記ストリ
   ツプミラーから反射された放射線を結像すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光学
   走査システム。 ３ 前記放射線手段は弧状の焦点列に対応する弧
   状に形成され、前記凹面反射器によつて反射され
   た放射線を受けるように配置されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項に記載の光学走査
   システム。 ４ 前記システムはさらに楕円−凹面反射器を備
   え、前記ストリツプミラーは前記楕円−凹面反射
   器の第１焦点に配置され、前記放射線検出手段は
   第２焦点に配置されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項に記載の光学走査システム。 ５ 直交方向の一方における直線走査軌跡を含む
   直交パターンにおいてシーンを走査することによ
   り、前記直線走査軌跡を細長片状の湾曲ストリツ
   プミラー上に連続して出現させるとともに、この
   湾曲ストリツプミラーからの反射像を回転走査デ
   イスクの平面上における凹面反射器の環状配列に
   よつて他の直交方向に走査することにより、放射
   線検出手段上に結像するようにした走査システム
   において、 前記湾曲ストリツプミラーは、前記走査デイス
   ク上の前記凹面反射器によつて形成される弧状の
   半径に等しい半径を有するトロイダル面の一部分
   として形成されていることを特徴とする光学走査
   システム。 ６ 直交方向の一方における直線走査軌跡を含む
   直交パターンにおいてシーンを走査することによ
   り、前記直線走査軌跡を細長片状の湾曲ストリツ
   プミラー上に連続して出現させるとともに、この
   湾曲ストリツプミラーからの反射像を回転走査デ
   イスクの平面上における凹面反射器の環状配列に
   よつて他の直交方向に走査することにより、放射
   線検出手段上に結像するようにした走査システム
   において、 前記湾曲ストリツプミラーは、球面の一部分と
   して形成され、前記走査デイスク上の凹面反射器
   によつて形成される弧状の半径に等しい前記走査
   デイスクの平面に平行な面内の半径を有すること
   を特徴とする光学走査システム。 ７ 直交方向の一方における直線走査軌跡を含む
   直交パターンにおいてシーンを走査することによ
   り、前記直線走査軌跡を湾曲イメージ手段上に連
   続して出現させるとともに、回転走査デイスクの
   平面上の凹面反射器の環状配列によつて他の直交
   方向に走査し、これによつて前記凹面反射器から
   反射された平行ビームを生じるようにした走査シ
   ステムにおいて、 前記凹面反射器の環状配列に対応した前記平行
   ビームの走査軌跡の円曲化を修正し、このビーム
   を前記走査デイスクの中心軸に整合配置した放射
   線検出手段上に結像するための放物面反射器を備
   えていることを特徴とする光学走査システム。 ８ 前記放物面反射器の基準曲率半径は、前記凹
   面反射器の軸を通る前記走査デイスク上の同心円
   の半径に等しいことを特徴とする特許請求の範囲
   第７項に記載の光学走査システム。 ９ 前記放物面反射器が光学的オフアクシス位置
   において配置されていることにより、前記放物面
   反射器が前記平行ビームを結像する実際的な焦点
   距離をその通常のオフアクシス焦点距離の２倍に
   等しくしたことを特徴とする特許請求の範囲第８
   項に記載の光学走査システム。 １０ 直交方向の一方における直線走査軌跡を含
   む直交パターンにおいてシーンを走査することに
   より、前記直線走査軌跡を湾曲イメージ手段上に
   連続して出現させるとともに、回転走査デイスク
   の平面上における凹面反射器の環状配列によつて
   他の直交方向に走査し、これによつて前記凹面反
   射器から反射された平行ビームを生じるように
   し、さらに、放射線検出手段上に前記平行ビーム
   を結像するための結像手段を備えた走査システム
   において、 前記凹面反射器と前記結像手段間の前記平行ビ
   ームの光路に位置する画像軌跡の円曲化修正手段
   を備えていることを特徴とする光学走査システ
   ム。 １１ 前記画像軌跡の円曲化修正手段は放物面ル
   ーフ型反射器からなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１０項に記載の光学走査システム。 １２ 前記放物面ルーフ型反射器の交差円の半径
   は、前記円面反射器の軸を通る前記走査デイスク
   上の同心円の半径の２倍に等しいことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１１項に記載の光学走査シス
   テム。 １３ 直交方向の一方における直線走査軌跡を含
   む直交パターンにおいてシーンを走査することに
   より、前記直線走査軌跡を画像手段上に連続して
   出現させるとともに、回転走査デイスクの平面上
   における凹面反射器の環状配列によつて他の直交
   方向に走査し、これによつて平行ビームを形成す
   るようにし、さらに、放射線検出手段上に前記平
   行ビームを結像するための結像手段を備えた走査
   システムにおいて、 影響力のある被走査シーンから以外のスプリア
   ス放射線発生面を覆う反射面を備え、前記反射面
   は前記検出手段の視線に沿つた放射線を前記検出
   手段に折返し反射するように方向づけられている
   ことを特徴とする光学走査システム。 １４ 前記システムはさらに、前記回転走査デイ
   スクの走査掃引に対応する収束光学系の開口絞り
   を形成するための手段を備えていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１３項に記載の光学走査シ
   ステム。 １５ 前記収束光学系の開口絞りを形成するため
   の手段は、コールドシールド及び球形バツフルミ
   ラーからなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １４項に記載の光学走査システム。 １６ 前記システムさらに、前記検出手段の視界
   内における防熱壁を備えていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１５項に記載の光学走査システ
   ム。 １７ 前記システムはさらに、前記収束光学系の
   開口絞りの一部分を遮蔽するための手段を備えて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１６項に
   記載の光学走査システム。