JPS5815766B2 - Sousakou Gakkei - Google Patents
Sousakou GakkeiInfo
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- JPS5815766B2 JPS5815766B2 JP49037644A JP3764474A JPS5815766B2 JP S5815766 B2 JPS5815766 B2 JP S5815766B2 JP 49037644 A JP49037644 A JP 49037644A JP 3764474 A JP3764474 A JP 3764474A JP S5815766 B2 JPS5815766 B2 JP S5815766B2
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- scanning
- mirror
- prism
- rotating
- mirror drum
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電磁波、特に可視光あるいは熱線を放射してい
る物体を光学的に走査する装置に関し、高速走査及び高
い走査効率で走査することを可能としたものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for optically scanning an object emitting electromagnetic waves, particularly visible light or heat rays, and is capable of scanning at high speed and with high scanning efficiency.
従来より走査光学系としては種々の方式が知られている
が、高速走査及び高い走査効率をもつ走査光学系は機械
的、光学的にも困難な点が多い。Various types of scanning optical systems have been known in the past, but there are many mechanical and optical difficulties in creating a scanning optical system capable of high-speed scanning and high scanning efficiency.
例えば、第9図に示すようにミラードラムを回転して走
査する回転方式の走査光学系は機械的に比較的容易に高
速が得られる。For example, as shown in FIG. 9, a rotating scanning optical system that scans by rotating a mirror drum can mechanically achieve high speed relatively easily.
しかしながら、走査する位置での光束径が太きいと光束
がクランないようにミラードラムの反射面の面積を太き
くしなければならず、この為にミラードラムの回転に対
応して常に物体を走査することができなくなってくる。However, if the beam diameter at the scanning position is large, the area of the reflective surface of the mirror drum must be made large to prevent the beam from crashing, and for this reason, the object must be constantly scanned in response to the rotation of the mirror drum. It becomes impossible to do things.
たとえば、第9図においてはミラードラムの1つの反射
面が回転中心Oに張る角度が90度であるにもかかわら
ず走査に費やされるミラードラムの回転角はωとなり、
この角度ωは90度よりかなり小さいものとなる。For example, in FIG. 9, although the angle that one reflective surface of the mirror drum makes with respect to the center of rotation O is 90 degrees, the rotation angle of the mirror drum used for scanning is ω,
This angle ω is considerably smaller than 90 degrees.
すなわち、ミラードラムの回転する角度と実際の走査に
使われる回転角度との比が大きくとれなくなってくる。In other words, the ratio between the rotation angle of the mirror drum and the rotation angle used for actual scanning becomes difficult to maintain.
この為にミラードラムを回転させて走査する方法は一般
に走査効率が低くなる傾向がある。For this reason, methods of scanning by rotating a mirror drum generally tend to have low scanning efficiency.
走査効率を向上させるためにミラー面数を増すことが考
えられるが、ミラー面数を増すと光学系が大型になるの
で使用上扱い難くなる欠点が派生する。In order to improve the scanning efficiency, it is conceivable to increase the number of mirror surfaces, but increasing the number of mirror surfaces increases the size of the optical system, resulting in the disadvantage that it becomes difficult to handle in use.
一方、1枚のミラーを振動させて走査する振動方式は、
一般に高い走査効率が得られるが高速走査するために、
ミラーを高速に振動させるには、機械的に困難な点が多
い。On the other hand, the vibration method that scans by vibrating a single mirror is
In general, high scanning efficiency is obtained, but in order to scan at high speed,
There are many mechanical difficulties in making a mirror vibrate at high speed.
本発明は上述の欠点の改良した、走査光学系の提供を目
的とするもので、その特徴とするところは円筒の外周に
沿って放物形の一部をしたミラー面をもつ軸支された変
形回転ミラードラムと厚さが連続的に変化する円形回転
プリズムとを同期して回転することにより、高速走査お
よび高い走査効率の走査を可能にしたものである。The present invention aims to provide a scanning optical system which improves the above-mentioned drawbacks, and is characterized by a scanning optical system having a mirror surface that is a part of a paraboloid along the outer periphery of a cylinder. By synchronously rotating a deformed rotating mirror drum and a circular rotating prism whose thickness changes continuously, high-speed scanning and scanning with high scanning efficiency are made possible.
以下、本発明の一実施例を説明する。An embodiment of the present invention will be described below.
第1図で、10は被走査物体(不図示)からの放射線で
ある。In FIG. 1, 10 is radiation from an object to be scanned (not shown).
また11は対物レンズで、放射線10を変形回転ミラー
ドラム12の例えばミラー面12m上の一点に結像させ
る。Reference numeral 11 denotes an objective lens that images the radiation 10 onto a point on, for example, a mirror surface 12m of the deformed rotating mirror drum 12.
13は円形回転プリズムで、13aはプリズムの厚さの
一番厚い点で、13bは薄い点である。13 is a circular rotating prism, 13a is the thickest point of the prism, and 13b is the thinnest point.
このプリズムの作用は後に詳述する。The function of this prism will be explained in detail later.
14はリレーレンズで、円形回転プリズムを射出した放
射線を受光手段15の受光面に結像させる。A relay lens 14 forms an image of the radiation emitted from the circular rotating prism on the light receiving surface of the light receiving means 15.
22は、変形回転ミラードラム12を回動するための駆
動手段であり、23は円形回転プリズム13を回動する
ための1駆動手段である。22 is a drive means for rotating the modified rotating mirror drum 12, and 23 is a drive means for rotating the circular rotating prism 13.
24は、同期調整回路で、駆動手段22と230回動状
態を調整する作用をし、図示の如くミラードラム12が
4枚のミラー面で構成されている時には、回転プリズム
130回転速度はミラードラムの回転速度の4倍となる
。Reference numeral 24 denotes a synchronization adjustment circuit, which functions to adjust the rotational state of the drive means 22 and 230, and when the mirror drum 12 is composed of four mirror surfaces as shown in the figure, the rotational speed of the rotating prism 130 is adjusted according to the rotational speed of the rotating prism 130. This is four times the rotation speed of .
なお対物レンズ11は左右に振動して変形回転ミラード
ラム12による走査方向と垂直方向の走査を行う。Note that the objective lens 11 vibrates left and right to perform scanning in a direction perpendicular to the scanning direction by the deformable rotating mirror drum 12.
前記変形回転ミラードラム12を更に説明する。The modified rotating mirror drum 12 will be further explained.
第2図で12に、121,12m、12nは4枚のミラ
ー面であり、同図においては4枚のミラー面の場合を示
したが、必ずしも4枚に限られるものではない。In FIG. 2, reference numerals 12, 121, 12m, and 12n are four mirror surfaces, and although the figure shows the case of four mirror surfaces, the number is not necessarily limited to four.
各ミラー面は二次曲線の一部をなすもので、これについ
ては以下に説明する。Each mirror surface forms part of a quadratic curve, which will be explained below.
01−02はミラードラム120回転軸、第3図はミラ
ードラムの平面図である。01-02 is the rotation axis of the mirror drum 120, and FIG. 3 is a plan view of the mirror drum.
同図において、斜線で示した部分に相当する角度γが実
際の走査に使用される角度である。In the figure, the angle γ corresponding to the shaded area is the angle used for actual scanning.
同図では、反射面が4枚であるから一方向を走査するた
めの1枚の反射面、例えば反射面12rnが回転中心0
に張る角は90度である。In the figure, since there are four reflective surfaces, one reflective surface for scanning in one direction, for example, reflective surface 12rn, is at the rotation center 0.
The angle between is 90 degrees.
第3図においては、走査に使用される角度γを90度に
近く、走査に使用されない角度γ′を小さくすることは
、第2図で明らかのように例えば、反射面12mの回転
中心01−02に張る角を90度近くにすることによっ
て容易に達成することができる。In FIG. 3, the angle γ used for scanning is close to 90 degrees, and the angle γ' not used for scanning is made small, as shown in FIG. This can be easily achieved by making the angle of 02 close to 90 degrees.
従って、本発明では容易に高い走査効率が得られる。Therefore, in the present invention, high scanning efficiency can be easily obtained.
第4図Aと第4図Bはミラードラム12の一尺射面の光
束の反射する状態を示す説明図である。FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams showing a state in which a light beam is reflected from a one-meter incident surface of the mirror drum 12. FIG.
第4図Aと第4図Bにおいて、対称レンズ11に入射し
たビーム10ば直線1−1′上に結像する。In FIGS. 4A and 4B, the beam 10 incident on the symmetrical lens 11 forms an image on a straight line 1-1'.
このとき走査する光束の主光線が対称レンズ110元軸
を基準にして、主光線の傾きが±θ度の間にあり、且つ
反射ビームの反射方向が光軸とαの傾きの場合には1つ
のミラー面の傾きをせればよい。At this time, if the principal ray of the scanning light beam has an inclination between ±θ degrees with respect to the symmetric lens 110 element axis, and the direction of reflection of the reflected beam is at an angle α with respect to the optical axis, then 1 All you have to do is tilt one mirror surface.
本実施例の場合αは45°である。In this example, α is 45°.
そしてミラー面上の反射点12a、12b、12c等の
傾き状態を示すと第4図Bのようになる。FIG. 4B shows the inclinations of the reflection points 12a, 12b, 12c, etc. on the mirror surface.
同図においてミラードラムの円周方向の距離に相当する
値Xはミラードラムの回転速度に応じ、回転軸方向の高
さyは光束の傾きθに応じて決定されており、この様な
反射点での接線の集合としてミラー面の反射曲面が決め
られている。In the figure, the value X corresponding to the distance in the circumferential direction of the mirror drum is determined according to the rotation speed of the mirror drum, and the height y in the rotation axis direction is determined according to the inclination θ of the light beam. The reflection curved surface of the mirror surface is determined as the set of tangents at .
従ってミラードラムの回転にともなう反射点の位置はX
方向については常に1−1’の位置にあるのに対し、X
方向については1−1′上を移動する。Therefore, the position of the reflection point as the mirror drum rotates is
Regarding the direction, it is always at the position 1-1', whereas
Regarding the direction, move on 1-1'.
このX方向の反射点の移動にともなう光路長の変動を補
正するために設けられたのが、円形回転プリズム13で
ある。The circular rotating prism 13 is provided to correct the variation in the optical path length due to the movement of the reflection point in the X direction.
第5図は、第1図に示した円形回転プリズム13を示し
、矢印の方向はミラードラムで反射した光束がこのプリ
ズムを透過する際の主光線を示している。FIG. 5 shows the circular rotating prism 13 shown in FIG. 1, and the direction of the arrow indicates the chief ray when the light beam reflected by the mirror drum passes through this prism.
また01−02は回転軸で、第6図はこの円形回転プリ
ズムを展開したところの概略図を示している。Further, 01-02 is a rotation axis, and FIG. 6 shows a schematic diagram of this circular rotating prism developed.
次に、第7図を第8図の円形回転プリズムの展開図を用
いて光路長の変動を補正する原理を説明する。Next, the principle of correcting the variation in optical path length will be explained using FIG. 7 and the developed view of the circular rotating prism shown in FIG.
同図において、プリズムの底面から反射点までの距離が
hlとh2(h2〉hl)と言う様に異なっている場合
に、プリズムの厚さを制御することにより第7図におい
て点12bからの光束は12b′から、第8図の点12
aからの光束は12a′から、あたかも発散している様
になる。In the figure, when the distances from the bottom of the prism to the reflection point are different, such as hl and h2 (h2>hl), by controlling the thickness of the prism, the luminous flux from point 12b in Figure 7 is is from 12b', point 12 in Figure 8
The light flux from a appears to be diverging from 12a'.
この時点12a′と12b′のプリズム底面からの距離
をプリズム厚を制御することによって等しくHとするこ
とができる。The distances from the bottom surface of the prism at the points 12a' and 12b' can be made equal to H by controlling the prism thickness.
従って、プリズム底面から反射点までの距離hiが変化
しても、プリズムの厚さをこれに合わせて変化させるこ
とにより、虚の反射点は常に一定の距離Hの位置に保た
れるものである。Therefore, even if the distance hi from the bottom of the prism to the reflection point changes, by changing the thickness of the prism accordingly, the imaginary reflection point will always be kept at a constant distance H. .
このように回転プリズムの厚さ過変化をミラードラムの
反射面の反射点の変動に対応して与えておけば、常にミ
ラードラム上の反射点を受光手段15上に結像させるこ
とができる。In this way, if the thickness of the rotating prism is varied in accordance with the variation of the reflection point on the reflection surface of the mirror drum, the reflection point on the mirror drum can always be imaged on the light receiving means 15.
以下、本実施例の作用を説明すると、物体上の一点から
発散された光束は、対物レンズ11によって結像する。Hereinafter, the operation of this embodiment will be explained. A beam of light diverged from one point on an object is imaged by the objective lens 11.
これらの結像は、ミラードラム12のミラー面により順
次走査され、このミラー面による反射光束は回転プリズ
ム13のプリズム面に入射する。These images are sequentially scanned by the mirror surface of the mirror drum 12, and the light beam reflected by this mirror surface is incident on the prism surface of the rotating prism 13.
その際、物体からの主光線はミラーの傾きにより結像面
の一点即ち物体上の一点からの光束となるので、順次物
体の一方向が走査されることになる。At this time, the chief ray from the object becomes a light beam from one point on the image plane, that is, one point on the object, due to the inclination of the mirror, so that one direction of the object is sequentially scanned.
回転プリズム13を通過した光束は、光路長補正されて
すべて同一の距離から反射された如くなり、リレーレン
ズ14を介して受光手段15上に結像させることが可能
となるものである。The light beams passing through the rotating prism 13 have their optical path lengths corrected so that they all appear to be reflected from the same distance, and can be imaged on the light receiving means 15 via the relay lens 14.
また、変形回転ミラードラムによる物体面の走査方向と
垂直な方向の走査の走査速度は、ミラードラムの走査速
度に比べてかなり遅くとも良いので、対物レンズ11を
振動させて容易に走査することができる。Furthermore, since the scanning speed of the deformed rotating mirror drum in the direction perpendicular to the scanning direction of the object surface may be considerably slower than the scanning speed of the mirror drum, it is possible to easily scan by vibrating the objective lens 11. .
以上の如く本発明は特殊な曲面を持ったミラー面を有す
るミラードラムと反射点の変動を補正するプリズム系の
組み合わせにより、高速度でしかも高い走査効率の走査
を可能にした優れた光学系である。As described above, the present invention is an excellent optical system that enables scanning at high speed and with high scanning efficiency by combining a mirror drum with a mirror surface with a special curve and a prism system that corrects fluctuations in reflection points. be.
第1図は本発明の一実施例を示す斜視図。
第2図は本発明の実施例に係る変形回転ミラードラムの
斜視図、第3図はその平面図、第4図Aと第4図Bは本
発明の実施例の一部分の構成を説明するための説明図。
第5図は本発明の実施例に係る円形回転プリズムの、斜
視図、第6図はその展開図、第7図と第8図は本発明の
円形回転プリズムの作用を説明するための図、第9図は
従来の回転方式による走査の説明図。
図中、11……対称レンズ、12……変形回転ミラード
ラム、13……円形回転プリズム、14……リレーレン
ズ、15……受光手段、24……同期回路である。FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a modified rotating mirror drum according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a plan view thereof, and FIGS. 4A and 4B are for explaining the configuration of a part of the embodiment of the present invention. An explanatory diagram. FIG. 5 is a perspective view of a circular rotating prism according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a developed view thereof, and FIGS. 7 and 8 are diagrams for explaining the action of the circular rotating prism of the present invention. FIG. 9 is an explanatory diagram of scanning using the conventional rotation method. In the figure, 11...symmetrical lens, 12... deformed rotating mirror drum, 13... circular rotating prism, 14... relay lens, 15... light receiving means, 24... synchronous circuit.
Claims (1)
射させる反射手段と、前記反射手段による反射した放射
線が導びかれる際に、前記各々の放射線の前記反射手段
の反射点の位置の変動を連続的に厚さの変化するプリズ
ムを通過させて光学的に補正する補正手段を介し、前記
反射手段と前記補正手段を同期させて物体を走査するこ
とを特徴とする走査光学系。1. Reflection means for reflecting each radiation incident at various angles in the same direction, and when the radiation reflected by the reflection means is guided, a change in the position of the reflection point of the reflection means for each radiation is controlled. A scanning optical system characterized in that the reflection means and the correction means are synchronized to scan an object through a correction means that optically corrects the object by passing the object through a prism whose thickness changes continuously.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP49037644A JPS5815766B2 (en) | 1974-04-03 | 1974-04-03 | Sousakou Gakkei |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP49037644A JPS5815766B2 (en) | 1974-04-03 | 1974-04-03 | Sousakou Gakkei |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS50131542A JPS50131542A (en) | 1975-10-17 |
JPS5815766B2 true JPS5815766B2 (en) | 1983-03-28 |
Family
ID=12503346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP49037644A Expired JPS5815766B2 (en) | 1974-04-03 | 1974-04-03 | Sousakou Gakkei |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5815766B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59188262U (en) * | 1983-05-31 | 1984-12-13 | 小島プレス工業株式会社 | Vehicle door lock device |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4901144A (en) * | 1988-07-20 | 1990-02-13 | Welch Allyn, Inc. | Video endoscope aperture wheel drive system |
-
1974
- 1974-04-03 JP JP49037644A patent/JPS5815766B2/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59188262U (en) * | 1983-05-31 | 1984-12-13 | 小島プレス工業株式会社 | Vehicle door lock device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS50131542A (en) | 1975-10-17 |
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