JPS59124318A

JPS59124318A - 走査方式

Info

Publication number: JPS59124318A
Application number: JP57233805A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Hagiwara; 雄一萩原; Tsunehiko Yoshimura; 吉村　恒彦; Akito Osada; 明人長田; Hiroyuki Washino; 鷲野　弘幸
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1982-12-30
Filing date: 1982-12-30
Publication date: 1984-07-18
Also published as: JPH0228124B2

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】発明の技術分野本発明は、反射鏡を往復回転運動させることによって対
象物を走査する走査方式の改良に関するものである。

従来技術と問題点走査鏡は例えは赤外線温度計において対象物の表面を走
査して温度分布を知る等の目的に用いられるものである
。第１図は赤外線温度計における走査ユニットを含む光
学系の一例を示したものである。同図において１は走査
ユニットを示している。図示されない対象物からの輻射
赤外線は走査ユニット１における走査鏡２で反射し、さ
らに固定の反射鏡６で反射したのち収束レンズ４を経て
チョッパ５の反射面の位置に収束した赤外線はレンズ６
を経て平行光線に変換され、固定反射鏡７で反射したの
ちレンズ８を経て検知器９に入射される。チョッパ５は
モータ１０によって回転し、１回転ごとに短時間基準熱
源１１の発生した赤外線を検知器９に送シ、その他の期
間は収束レンズ４を経て入射される対象物からの赤外線
が検知器９に入射される。検知器９においては、対象物
からの赤外線強度と基準熱源からの赤外線強度を比較し
て、対象物の表面温度を測定する。

走査ユニット１において、走査鏡２はジンバル１２に支
持された軸１３，４．１３Ｂに固定されていてこの軸の
往復回転運動に伴って一定の角度内を水平方向に走査す
る。さらにジンバル１２は軸１３Ａ、１６Ｂと直交する
軸１４に固定されていて軸１４の往復回転運動に伴って
一定の角度内を垂゛直方向に走査する。このようにして
対象物を含む長方形の一定範囲の走査が行われる。

第２図は従来の走査ユニットの構成を示している。同図
において第１図におけると同じ番号は同じ部分を示して
いる。１６．１７は駆動用電磁石、１８は可動片、１９
はトーションバー、２ｏはランプ、２１はフォトトラン
ジスタ、２２はチョツパ板、２６は同期回路である。走
査鏡２は上下の軸１３．（、１３Ｂによって回転可能に
支持されるとともに、軸１６Ｂの先端はトーションバー
１９を介してジンバル１２に固定されている。トーショ
ンバー１９には可動片１８が固定されておシ、さらに可
動片１８を挾んで電磁石１６．１７が設けられている。

また上部軸１３．（にはチョツパ板２２とこれを挾んで
上下に２ンプ２０とフォトトランジスタ２１とが設けら
れている。

第３図は第２図における電磁石１６．１７と可動片１８
との詳細構造を平面図によって示している。可されてい
る。％磁石１６．１７はそれぞれ２個の巻線からなシ、
図示のように永久磁石１８を中央に対向して配置されて
いて、例えば電磁石１６を励磁したとき可動片１８は実
線のように電磁石１６の方向に吸引されて回転し、電磁
石１７を励磁したときは永久磁石１８は点線のように電
磁石１７の方向に吸引されて回転するように配置されて
いる。従って電磁石１６と１７を交互に励磁することに
よって可動片１８はトーションバー１９を中心として往
復回転運動を行うが、この際の励磁周期がトーションバ
ー１９の弾性と走査鏡２等の質量によって定まる共振周
波数に近い場合、反射鏡２は強制振動を持続する。

第４図は第２図におけるランプ２０．フォトトランジス
タ２１．チョツパ板２２の詳細構造を平面図によって示
している。チョツパ板２２は矩形をなし軸１３．（に固
定されていて走査鏡２とともに往復回転する。ランプ２
０．フォトトランジスタ２１はチョツパ板２２の上下に
対向して設けられ、チョツパ板２２の往復回転範囲の両
側に各１組ずつ設けられていて、チョツパ板２２は往復
回転運動に伴って実線と点線の位置を交互にとり、従っ
ていずれか一方のフォトトランジスタがランプからの光
をなって１個のフォトカップラを形成し、チョツノく板
の両側における２個のフォトカップラとチョツパ板とで
同期用チョッパを形成している。

同期回路２３は同期用チョッパにおける２個のフォトカ
ップラからの交互に短時間オフとなる信号と等しい周期
の矩形波からなるチョツノく信号を発生し、このチョッ
パ信号と一定周期を有する基準信号との周期を比較して
電磁石１６．１７をオン、オフ励磁することによって、
走査鏡２を強制振動させる。

第５図は第２図に示された走査方式における同期回路の
動作を説明している。同図において（１）は基準イば号
を示しく２−１）　、（２−２）　＋（２−３）はそれ
ぞれチョッパ信号である。

第６図において、基準信号（１）は例えば６０　Ｈｚ　
　すなわち１周期１６−６６ｍ５である。チョツノ（信
号（２−１）はその周期が基準信号（１）と等しい場合
を示し、チョッパ信号（２−２）　、（２−３）はその
周期が基準信号（１）に比べて、それぞれ長い場合およ
び短い場合を示している。同期回路２６はチョッパ信号
と基準信号との周期を比較し、チョッパ信号の周期が長
いときは走査鏡の振幅を小さくし、短いときは振幅を大
きくするように電磁石１６．１７に対する励磁電流出力
時間を制御する。走査鏡の運動には粘性抵抗が伴うため
一般に振幅が小さくなるのに応じて回転周期が短くなる
。従って振幅を制御することによ“りてチョッパ信号周
期が基準信号に等しくなるようにすれば、走査鏡２の振
動周期を一定に保つことができる。

このように従来の走査方式においては、走査鏡の回転周
期を検出するチョッパ信号によって走査鏡の往復回転運
動を制御して走査鏡の水平走査を行わせるようにしてい
た。走査鏡の振動は前述のようにこれを支持する弾性系
における機械的強制振動を利用してお）、そのため往復
回転運動の角速度が回転角に対して正弦波状に変化し、
直線的な走査を行い得る範囲が狭い欠点があった。

第６図は従来の走査方式における走査鏡の回転角θの時
間的変化の一例を１示したものである。図示のように回
転角θは時間とともに正弦波状に変化してＡで示す直線
範囲が狭いだけでなく、正確な正弦波状に振動させるこ
とは困難で波形が非対称となシ往復の角速度が異なるた
め一方向の運動しか利用できず、−例として回転範囲±
７，２°に対して有効使用範囲は１２．５０にとどまり
、全回転範囲の約１／６シか有効に利用できなかった。

発明の目的本発明はこのような従来技術の問題点を解決しようとす
るものであって、その目的は、有効に利用できる回転角
度範囲が広くかつ往復両方向を走査に利用できる走査方
式を提供することにある。

発明の実施例第７図は本発明の走査方式の一実施例の格成を示してい
る。同図において第３図におけると同じ部分は同じ番号
で示されておシ、２６は駆動コイル、２７．２８は永久
磁石、２９はロータリエンコーダ、３０は発光ダイオー
ド、６１はフォトトランジスタ、６２は基準発振器、３
３はアドレスカウンタ、　３４は読出し専用メモリ（Ｒ
ＯＭ）、６５はディジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器、
６６はサーボアンプである。

第８図は第７図に示された実施例における駆動コイル２
６．永久磁石２７．２８の詳細構造の一例を示している
。駆動コイル２６は軸１３Ｂによって中央部を支持され
て回転可能な対称扇形からなり両頂形部に巻線４０．４
１を有する。永久磁石２７．２８は駆動コイル２６０′
上下にＮ極とＳ極が対向するように１組となって配置さ
れている。各永久磁石はさらに駆動コイル２６の回転方
向に２部分に分割され、異名の極が隣り合うように配置
されている。

第９図は第７図に示された実施例におけるロータリエン
コーダ２９９発光ダイオード３０．フォトトランジスタ
６１の詳細構造の一例を示している。同図において第７
図におけると同じ番号は同じ部分を示し、４５は固定円
板、４６は回転円板、　４７はカウンタ、４８はディジ
タルアナログ（Ｄ／Ａ　’）変換器である。

第９図において、発光ダイオード５０．フォトトランジ
スタ６１はそれぞれ２個の発光ダイオード３０−　＋　
、　３０−２およびフォトトランジスタ３１−＋　、３
１−２カラなシ、ロータリエンコーダ２９の上下に配置
されている。発光ダイオード３０−＋、フォトトランジ
スタ３１−１はフォトカップラＡを形成し、発光ダイオ
ード３０−ｘ、フォトトランジスタ３１−２はフォトカ
ップ２Ｂを形成している。それぞれのフォトカップラを
形成する発光ダイオードとフォトトランジスタはそれぞ
れの光軸が一致するように対向して設けられている。

ロータリエンコーダ２９は固定円板４５と回転円板４６
とからなシ、回転円板４６は軸１５Ａに固定されていて
軸１３，４とともに回転するが、固定円板４５はジンバ
ル１２に対して固定されている。固定円板４５と回転円
板４６には細かい等間隔のスリットが放射状にかつ互に
微小な角度傾けられて設けられている。従って回転円板
４６が回転すると、フォトカップラＡ、Ｂからの入射光
によって回転円板４６と固定円板４５とを通過する光は
モアレ縞を形成する。フォトカップラＡ、Ｂはとのモア
レ縞を切ることによってパルスを発生するが、フォトカ
ップラＡ、Ｂはスリット間隔に対し９０’位相をずらし
て設けられているので、モアレ縞の回転方向の正負によ
ってフォトカップラＢの発生するパルスはフォトカップ
ラＡのパルスに対し、モアレ幡の回転方向によって異な
る位相を有する。

第１０図はロータリエンコーダにおけるパルスの位相関
係を示している。同図において（１１はフォトカップラ
Ａの発生するパルス、（２）はモアレ縞の回転方向が正
のときのフォトカップラＢの発生パルス、（３）はモア
レ縞の回転方向が負のときのフォトカップラＢの発生パ
ルスである。

第９図においてカウンタ４７はフォトカップラＡ。

Ｂからのパルスを計数し、モアレ縞の回転方向が正のと
きは加算し、回転方向が負のときは減算する。Ｄ／Ａ変
換器４８はカウンタ４７の計数値をアナログ信号に変換
することによって、回転角に応じた大きさを有するアナ
ログ出力を発生する。

一方、第９図においてＲＯＭ５４には走査鏡２の往復回
転運動の１周期を例えば２５６等分したそれぞれの時間
に対応する、走査鏡２のとるべき回転角度に対応するデ
ータが格納されている。基準発振器３２は一定周期のク
ロックを発生し、アドレスカウンタ３３はこのクロック
を計数してＲＯＭ５４に対するデータ読出し用アドレス
を発生する。

第１１図はＲＯＭ５４に格納されている回転角のデータ
を示したものである。同図においては走査鏡２の回転周
期を２５６等分したそれぞれの時間区分に対するアドレ
スを００〜ＦＦ番地であられし、これに対応してチータ
フＦ〜７Ｅか格納されていることが示されている。

ＲＯＭ３４から読出されたディジタル信号からなる角度
データは、Ｄ／Ａ変換器６５に加えられて基準角度を示
すアナログ信号に変換される。サーボアンプ６６はＩ）
／Ａ変換器４８からの走査鏡２の回転角度を示す信号と
、ルク変換器６５からの基準角度を示す信号とを比較し
、誤差に応じた出力信号を発生する。サーボアンプ６６
の出力信号は駆動コイル２６に加えられて走査鏡２を回
転させ、これによって走査鏡の回転角とＲＯＭ　３４に
格納されている基準角−ボアｙプからなる閉ループを帰
還制御系として表わしたものである。同図において、走
査鏡の回転角度出力θはロークリエンコーダによって検
出されて検出信号τを生じ、信号τはサーボアンプ入力
において基準角度信号ｔｅａと差動的に加算され、誤差
出力がサーボアンプを経て増幅されて駆動信号を発生し
、これによって駆動コイルを介して走査鏡が駆動される
ことによって帰還制御が行われて、走査鏡の回転角度θ
と基準角度との誤差が零に近づくように走査鏡が駆動さ
れる。

第１３図は第７図に示された実施例における走査鏡の駆
動特性を示したものである。同図において（１１はＲＯ
Ｍ５４の発生するディジタル基準角度信号を示し、１周
期１６．６６ｍ５を２５６等分する各アドレスに対して
７Ｆを中心としてＦＦと０００間で三角波状に直線的に
変化することが示されている。（２）はｎ／、＜変換器
６５の発生するアナログ基準角度信号ｖ８を示し、（１
）に示されたディジタル角度信号に対応して１周期１６
−６６　ｍｓの間にＯを中心として＋Ａ　〔Ｖ〕と−Ａ
［ｒ〕との間で三角波状に直線的に変化することが示さ
れている。（３）は走査鏡２の往復回転運動に伴う角度
変化をロータリエンコーダの出力τによって示したもの
で、１周期１６．６６ｍ５の間にＯ（Ｆ）を中心として
＋Ａ　［ＩＶ〕から−ＡＣＶ〕の間を三角波状にはは直
線的に変化していることが示されている。

発明の詳細な説明したように本発明の走査方式によれば、ロータリ
エンコーダによって走査鏡の回転角度を検出するととも
に、走査鏡のとるべき回転角度に対応する大きさのデー
タを回転周期を任意等分する各時間区分ごとにメモリに
格納しておいて、メモリから読出されたデータとロータ
リエンコーダの出力との誤差に応じて走査鏡を駆動する
ようにしたので、走査に有効に利用できる回転角度範囲
が広く、かつ往復両方向を走査に利用することが可能で
あって、極めて効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は赤外線温度計における走査ユニットを含む光学
系の一例を示す図、第２図は従来の走査ユニットの構成
を示す図、第６図は第２図における電磁石と永久磁石と
の詳細構造を示す平面図、第４図は第２図におけるラン
プ、フォトトランジスタおよびチョツパ板の詳細構造を
示す平面図、第５図は第２図に示された走査方式におけ
る同期回路の動作を示す図、第６図は従来の走査方式に
おける走査鏡の回転角の時間的変化の一例を示す図、第
７図゛は本発明の走査方式の一実施例の構成を示す図、
第８図は第７図に示された実施例における駆動コイルと
永久磁石の詳細構造の一例を示す図、第９図は第７図に
示された実施例におけるロータリエンコーダ、発光ダイ
オードおよびフォトトランジスタの詳細構造の一例を示
す図、第１０図はロータリエンコーダにおけるノくルス
の位相関係を示す図、第１１図はＲＯＭに格納されてい
る回転角のデータを示す図、第１２図は走査鏡、ロータ
リエンコーダおよびサーボアンプからなる帰還制御系を
示す図、第１６図は第７図に示された実施例における走
査鏡の駆動特性を示す図である。１・・・走査ユニット、２・・・走査鏡、６・・・反射
鏡、４・・・収束レンズ、５・・・チョッパ、６・・・
レンズ、７・・・固定反射鏡、８・・・レンズ、９・・
・検知器、１０・・・モータ、１１・・・基準熱源、１
２・・・ジンバル、１５Ａ　、　１５Ｂ　。１４・・・軸、１６．１７・・・駆動用電磁石、１８・
・・可動片、１９・・・トーションバー、２０・・・ラ
ンフ、２１・・・フォトトランジスタ、２２・・・チョ
ツパ板、２３・・・同期回路、２６・・・駆動コイル、
２７．２８・・・永久磁石、２９・・・ロータリエンコ
ーダ、６０・・・発光ダイオード、３１・・・フォトト
ランジスタ、３２・・・基準発振器、３６・・・アドレ
スカウンタ、６４・・・読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、
３５・・・ディジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器、６６
・・・サーボアンプ、４０．４１・・・巻線、４５・・
・固定円板、４６・・・回転円板、４７・・・カウンタ
、４８・・・ディジタルアナログ（Ｄ／Ａ　）変換器。特許出願人　富士通株式会社代理人　弁理士玉蟲久五部（外３名）第１図第　２　図第３図第４図第５図第６図第７図第８図第１０図（１）］ヒ」−几一第１１図第１２図

Claims

【特許請求の範囲】

反射鏡を一定方向に往復回転運動させて走査を行う走査
鏡において、該走査鏡の回転角度を検出して回転角度に
応じた出力を発生するロータリエンコーダと、走査鏡の
とるべき回転角度に対応する大きさのデータを回転周期
を任意叫分する各時間区分ごとに格納するメモリと、該
メモリから読出されたデータと前記ロータリエンコーダ
の出力との誤差に応じて走査鏡を駆動する手段とを具え
たことを特徴とする走査方式。