JPS60239706A - 光学的走査装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は少くとも一つの次元に於て或区域上へ光学走査
を行うための光ｉ走査装置で、それの周辺の周りに均一
に置かれた複数個の反射面を有する回転ドラムと；走査
装置内のビーム路の端に置かれた光束検知器または光束
源と：ビーム偏向性質を所有する静止光学要素で、検知
器またはビーム源へ最も近くにあるドラム上の面上への
反射の広がシが面の広がシに対して小さいように、ドラ
ムに対してビーム路を通過及び再通過するように置かれ
ているもの、とを含んでいるものに関するものである。

発明が解決しようとする問題点 光学的走査装置、例えば線走査用の装置に対する良好な
品質因子は光学的不変量ｗ＝５６・αであって、ここに
ダは走査装置の開度、すなわち、装置の入力に置かれ、
装置を通過されるビームの断面であシ、αは走査場角度
である。もつと単純に表現すると、例えば、熱的感度を
幾何学的解像度で置換すること及びその逆と、即ち、下
記の式が適用される与えられた変量Ｅを有する赤外走査
装置の場合に可能である。

Ｎ慕′ｆυ ここにＮＩｎＴＤは所謂騒音等価温度差で、それは装置
の感度の測定である。

これは赤外光に対する与えられた光学的不変量と機能付
けの光学的走査装置に於ては、映像解像度と感度との間
に歩みよることが必要であることを意味する。光学的不
変量での増加は、これらの性質双方を改良するよ）大き
な可能性を与える。従って、光学的不変量を改良するの
に努力が払われる。

例えば、反射面をそれの周シに備えて反射多面体を形成
するようにした回転ドラムの助けで線走査が行われるな
らば、単にドラムに対しての反射だけで、それが最も普
通の場合であシ、下記の関係があてはまる。

とこにＤは、多面体の二枚の相互に向き合った平面状側
部間の距離、すなわち、平面をよぎる幅であり、Ｎは面
の数、ηは走査効率で、それは面上でのビームの伝播と
面の大きさとの間の比に依存する。もしも走査が極めて
高速で行われるならば、ドラムを極めて高速で回転する
仁とを要するか、または、多面体は沢山の側部ないし面
を与えられねばならない６もしも多面体が多くの面を展
示して高い光学不変量Ｅを呈するようであるべきならば
、太き表電極を有さねばならない。とれは、走査効率が
高い（即ち、１に近い）時に特に真で、何故ならば、こ
の場合、各面は反射されるビームの直径に対して大きい
からである。

従来技術 本発明と同じ出願者を有するスエーデン特許出願第８２
０１３０６−１号は、よシ一層有効な走査を生じ、また
、その中では、活性ライン走査手段が、今後、鏡多面体
と呼ぶ反射面を備えている回転ドラムを含んでいる。前
述の特許出願中に記された実施例の共通特徴は、ライン
走査を行う時は、ビーム路は同じ回転鏡多面体に対して
二回反射されるということである。−回反射の場合には
、ビーム直径は比較的小さい。

走査装置の効率はそこで決められる。この反射はライン
の実際の走査へ単に穏和にしか寄与しないが、第二の反
射の場合には、ビームは面を満し、ライン掃引の間、そ
れに伴う。これは走査に対しよシ大きく寄与する。この
ようにして、。

腕長面体によって、多面体が多くの面を有し、平面をよ
ぎり狭い幅を有するにも拘らず、比較的に大きい光学的
不変量Ｅを得ることが出来る。

最良で、光学不変量はここでは である。

問題を解決するための手段 光学的不変量Ｅの更に別の改良は、本発明による装置で
、静止光学素子が、多面体に対して少くとも三回反射を
するようにビーム路を通すように仕組まれていて、検知
器またはビーム源に最本近く置かれている反射に加えて
多面体導向けての各反射に対するビーム路が多面体の運
動にほぼ忠実に追随し、多面体の回転方向内に於て、そ
れに向けて反射が起る各面上へほぼ完全な拡がシを有す
るようにし、また、はぼ完全な拡がシの反射をもつ面の
間の相互再生産が直径的に向合った面に対して、約−′
１の拡大度で起ることを許すという特性的特徴を有する
本発明による装置で得られる。

本発明の特徴によると、多面体は二列の反射面を有し、
そのうち、第一列は凸にカーブした面を含み、第二列は
平面状の面を含み、それと共に、検知器またはビーム源
に最も近い場所での反射は、第一列内の面に向って起シ
、残シの反射は第二列内の相互に向き合った面に対して
起るように仕組まれている。

本発明の別の特徴によれば、多面体は、平面状であると
ころの面の一つの単一列を有している。

本発明のなお更に別の特徴によれば、多面体へ向けての
これらの反射の間の光学素子で、多面体へそれの回転運
動に於て忠実に追随するものは、カーブした場の鏡と凹
面鏡とを含んでいる。また、検知器に最も近く起る多面
体に向けての反射と、多面体へ向けての次の追随する反
射との間のこれらの光学素子も、カーブした場の鏡と凹
面鏡とを含んでいてよい。そして多面に向けての総ての
反射は多面体上の交互の向き合っている面に向って起る
。

本発明を今や、付図を参照して、一層詳細に説明しよう
。

発明の作用 前１こ示した如くに、゛本発明の目的は、決った値のり
、Ｎ、及びηに対して光学不変量Ｅを更に増大すること
である。これは、ビームを、回転する腕長面体の形にな
った能動的走査手段から、ビーム線が面を満し、それが
多面体と共に動く時に面に伴うかまたは追跡するような
具合にして、二回以上反射するようにさせることで達成
される。勿論、面を勝手に追跡するこ□とは可能で力く
て、成る既定の法則を観測する時にのみに実際には達成
出来る。その法則を以下番と述べる。

これらの法則を観測する時は、光学不変量は次式を得る
。

ことＫ　ｋは多面体の面に向けての反射数である。

第１図は、各追加の面追跡系列が外的に反射する回転多
面体で達成されるところの具合を描いている。ビーム路
は、ビームが多面体の運動に伴い、面Ａを満すように予
め固定されている。

これが達成される具合はこれから後に、第３乃至５図を
参照して記す。面Ａは、描かれている二つのカーブした
鏡２及び３の如きビーム路内に置かれた光学的部分品の
助けで、直径的に向き合った面Ｂ上または内に−１に近
接する倍率で再現される。この点に関して、走査装置を
通過する実際のビーム路はそれのそれぞれの走査点を面
の上には有していないということを注目すべきである。

ビームは、面Ａを面Ｂの近傍上または内に−１の倍率で
再現し、かつ又、面Ｂを満し、それによって更に光学的
不変量Ｅへ高い寄与をするこの過程に伴うかまたは追跡
する。

第２図はそれによって追加の面追跡系列が内部に反射す
る多角形４によって達成されるところの原理を描いてい
る。面Ａを面Ｂ上に−１の倍率で再現するに有効な光学
部分品は、ここでは単一のレンズ５によシ表わされてい
る。

実施例 第３及び４図は外部反射のついた二つの異る実施例を描
いておシ、それでは、回転する多面体が全体で三回反射
し、そのうち二回は面追跡系列を含んでいる。

第３図の実施例の多角形６は二つの面の平行列７及び８
を有している。上部列７内の面は凸で、また円筒形でも
球形でもよい。かくして、列７内の面は能動的光学ビー
ム偏向素子として機能しよう。図に描かれている走査装
置をもつと容易に理解出来るようにするために、装置は
検知器を出発点として記されよう、ビーム路は実際には
反対の方向に通っているけれども。

第３図に描かれている実施例では、検知器Ｄ１は、二個
のレンズ９及び１０と隔膜１１とから収るリレー光学系
によって列７内の面に近い点Ｐ１上に再現される。ビー
ム路はフィールド鏡として機能する面によシ反射される
。形がほぼ球形またはトロイダルであっても良いところ
の凹面鏡１２がビームを多面体６へ、第３図で下部列８
内の面Ａ１上へ戻す。面Ａ１は、それに向けて第一反射
が起るところの上部列７内のその面の直ぐ下に置かれる
のが適切である。列８内の面Ａ１に向けて反射された後
で、ビームは点Ｐ２上に焦点付けされる。鏡１２、多面
体６及び点Ｐ２の場所は、面Ａ１に向けての反射をする
と、ビームは実用上該面を少くとも多面体の回転の方向
に於て満すように、総て寸法付けられている。−走査の
経過の間、スボツ）Ｐ２は空間内の弧状カーブを通して
動く。この弧状のカーブの上または近くに凹面鏡１３が
置かれていて、それは円筒形または球形の外形のもので
も適当である。鏡１３はフィールドミラーとして機能し
、ビームを更に別の凹面鏡１４上へ指向し、これはほぼ
球形またはトロイダルの外形のものでもよい。鏡１４は
ビームを、下部の面上８内の面Ｂ１に向けての反射の後
に、点Ｐ３上へ再焦点付けする。この面は面Ａ１に向き
合って在る。多面体に対しての鏡１３及び１４の寸法付
けは、面Ａ１が面Ｂ１上に−１の倍率で再現されるよう
にする。

凹面鏡１５はビームを、それの赤外輻射が再現されるべ
き対象上に焦点付けする。もしも対象が遠方に置かれて
いると、鏡１５の下流のビーム路は実用上平行にされよ
う。走査鏡１６は、ライン走査の間、ビーム路の瞳孔内
または近くに置かれている。走査用鏡１６はビーム路を
垂直に偏向し、垂直走査を得るように、する。

第４図に描かれている実施例では、回転多面体１７はた
だ一列の面だけを有しておシ、それはこの場合、平面状
である。第４図実施例では、検知器Ｄ２からのビーム路
は他の型のリレー光学系１８を通過する。これはカセグ
レイン（６ａｓｓθｇｒａｉｎ　）型のもので、かくし
て純粋に反射的部分品を含んでいる。この凰のリレー光
学系は、総ての実施例に於て、第３図のリレー光学系９
−１１の代替として使用出来る。

平面鏡１９はビーム路を面Ａ２上へ偏向し、そこで点Ｐ
ａ上へ反射されて焦点付けされる。フィールドミラーと
して働く凹面鏡２０が一走査の間に点Ｐ、によシ記され
た弧状線に近接して置かれておシ、ビームを平面鏡２２
によって多面体１７の他側上の凹面鏡２１上に反射す−
る。

凹面鏡２１は球形または非球形外形のものでもよく、ビ
ームを多面体１７上の面Ｂ２によシ点Ｐ１）上に焦点付
けする。面Ｂ２でのビーム円錐の幅は、回転方向に見た
面の幅に等しい。凹面鏡２３の形は円筒形または球形形
状でも適当であるるか、その形のフィールドミラーは、
−走査の間に点アｂが辿った軌跡の近くに位置付けられ
ていて）ビームを多面体１７の反対側上の更に別の球形
またはトロイダル鏡２４上へ偏向する。鏡２４は多面体
１７上の面Ａ２に向けての反射を経て、点ＰＣ上にビー
ムを焦点付けする。

この反射の場所でのビーム円錐の幅は、多面体の回転の
方向に見て、はぼ面Ａ２の幅と同じである。ビームはそ
れから球形ないし非球形形状の凹面鏡２５によシ反射さ
れ、それがビームを走査されるべき遠隔に置かれた対象
上に焦点付けする。従って、ビームは殆んど平行にされ
ている。走査の間、共通の瞳孔内に置かれて、更に別の
走査手段があって、それが走査手段１７に直角に走査を
行う。描かれた実施例の如くに、この更に別の走査手段
は、枢動的走査鏡２６の形をしている。それはまた反射
鏡を備えた第二の多面体の形を有していてもよい。−走
査の間に点Ｐ。が辿ったラインの一方または双方の端に
、温度参照体Ｔを置くと適切である。

第４図に描かれた実施例と第５図に描かれたものとの唯
一の差は、ビーム路が多面体１７に対して動かされ、そ
こから第四回の反射をするようにされていることである
。これらの部分品と素子とは第４図での類似の部分品と
素子とに合致して居るので、従って同じ参照番号をつけ
である。描写するせいによって、この実施例でのビーム
路は、それぞれのフィールドミラー２０．２３．２７上
に正確に焦点付けされるよう番と示されているが、そう
した焦点付は精度は実用上の場合ではない。ダイオード
Ｄ３から面Ａ２ヘカセグレーン型リレー光学系を経ての
ビーム路は、この場合、発散されていないが、他の点で
は、第４図の素子Ｄ２及び１８でと同じ具合にの寸法に
なっている。第４図での如くに、ビーム路はそれから、
２０，２２，２１．Ａ２゜２３．２４．２４　、Ａ２を
経て点Ｐｃへ通る。Ｐ。

への軌跡には凹面鏡２７が置かれてぃて、それは球形ま
たは円筒形の形になっているのが箒切である。鏡２７は
ビーム路を更に別の球形または非球形凹面鏡２８で多面
体１７の他側上にあるものの上へ偏向する。この鏡は、
ビーム路を面Ｂ２に向けての反射によってＰｄ上へ焦点
付けする。ビーム円錐は、少くとも多面体回転の方向内
で面Ｂ２を満し出して、−走査の間にほぼ正確に面Ｂ２
に追随または追跡する。ビーム路は、球形でも非球形で
もよい、更に別の鏡２９により走査されるべき対象上へ
焦点付けされる。

従ってビームはほぼ平行化されている。本発明による走
査装置が、ＩＲ−カメラの如き、走査光学系カメラ内に
仕組まれる時には、垂直走査は枢動的走査鏡３０によシ
行われる。温度参照体はＰｄにより辿られたカーブした
径路の端部に置かれると適当である（図示せず）。

発明の効果 第６図は、ビームを多面体に向けて一回、二回、三回及
び四回反射させる時に達成された最大の行為を描いてお
り、後の二つの場合を本発明は抱括している。走査効率
は横軸に沿って、相対光学不変１１Ｅｒｅ１は縦軸に沿
って与えられている。この線図か見られる如くに、単一
反射の場合の最高相対光学的不変量は、走査効率ηが０
．５の時に得られる。従って、単に一回の反射の場合に
は、装置の効率が０．５から過度に偏ることは基本的に
不適当である。二回反射の場合には、ビームはそれぞれ
の面を追跡または追随するので、最大光学的不変量は、
他方に於て、次の最良走査効率で得られる。しかしなが
ら、図から見られる如くに、到達可能相対光学　変量は
、全面追跡付きの多面体に更に反射させるごとに一単位
だけ増大し、四回反射の場合には、到達可能な最大相対
光学的不変量は既に、二回の反射で到達可能なものの四
倍になるようになる。種々の理由によシ、１に精確に等
しい走査効率は適当ではなく、よって、僅かに低い効率
が選択されている。前述の如く、走査効率は、ビーム円
錐のそれぞれの幅と検知器に最も近い場所での面との間
の関係に依存しておシ、そして面上に直接に焦点付けす
ることは、面内の僅かな欠陥がそうすると極めて重要な
意義を得るだろうから、適当では無い。しかしながら、
第６図から、相対的光学不変量、ｊｉ；ｒｅｌへの極め
て艮好な寄与もまた低い効率に於て得られることが見ら
れるだろう。

本発明の範囲内で多くの変量が可能である。

例えば、総ての実施例に於て、ビーム路は走査されるべ
き一対象から通るように示されていた。装置を通しての
逆のビーム路も本発明の範囲に入ることが理解されよう
、その場合に検知器ＤＩ、Ｄ２は、光ダイオードないし
レーザーの如き変調された光源、及び光学装置によシス
クリーン上に記録された放射線で置換するととが出来る
。本発明はまた二つの光学装置を含めることも抱括する
もので、その中ではビーム路は相互に反対の方向を有し
、又、その中では、光源の変調が検知器からの信号によ
シ制御されるものをも包括する。この後者は、公知の技
法の一部で、前述したスエーデン特許出願第８２０１３
０６−１号に記載されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、追加の面追跡系列が外部に反射する多面体で
達成される原理を描いている。 第２図は、追加の面追跡系列が内部に反射する多面体で
達成される原理を描いている。 第３図は、本発明による装置の第一実施例の部分的に断
面にしだ側部図である。 第４図は、本発明による装置の第二実施例の透視図であ
る。 第５図は本発明による装置の第三実施例の一部分断面に
した側部図である。 第６図は本発明によシ生ぜられる効果を描いている線図
である。 なお参照付号６，１７は回転する多面体を示し、９．１
０はレンズを示し、１２，１３゜１４．１５，２０，２
１，２３，２４．２５は凹面鏡を示し、１６，２６．３
０は走査鏡を示し、１９．２２は平面鏡を示し、ＤＩ、
Ｄ２．Ｄ、は検知器を示す。 ＦＩＧ、Ｉ Ｆ１α２ ＦＩＧ、６ Ｅ− 手続補正書 昭和７０年（月〆日 火停杓九査徳豐 ３、補正をする者 事件との関係　生子息〒諺人 往＝所中井に）卵 置台名称　ファロス゛ニーヒバ− ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、或面積を少くとも一つの次元内で光学的走査を行う
   光学的走査装置であって、それの周辺を周って均一に置
   かれている複数個の反射面（ＡＩ、Ｂｌ：Ａ２．Ｂ２）
   を有する回転可能多面体（６：１７）と；走査装置内の
   ビーム路の終シに置かれている光束検知器（ＤＩ：Ｂ２
   ；Ｂ３）または光束源と；ビーム偏向性を所有する静止
   光学素子（１２−１５：２０−２５：２Ｏ−２９）で、
   光束を多面体に向けて、検知器又はビーム源に最も近く
   に横わる多面体上の面上への反射の広がシが面の広がシ
   に対して小さいように通過及び再通過するように置かれ
   ているものとを含んでいて、 静止光学素子（１２−１５：２０−２５；２Ｏ−２９）
   は光束を少くとも三回、多角形に向けて反射するように
   通し、光束が、検知器またはビーム源に最も近く位置す
   る反射に加えて多面体に対する各反射ごとに、多面体の
   動きにほぼ忠実に追随するようにし、かつ、多面体の回
   転方向内でそれに向けて反射が起るところの各面上へほ
   ぼ完全な広がシを有することを許し、かつ、はぼ完全な
   広がシの反射をもつ面の間の相互再生産が直径的に対向
   した面に向けて略々−１の拡大度で起ることを許すより
   に仕組まれていることを特徴とするところの走査装置。 ２、多面体（６：１７）は二列（７，８）の反射面を有
   し、それのうち、第−夕旧７）は凸にカーブした面を含
   み、第二列（８）は平面状面を含み、それと共に、検知
   器（Ｄｌ）またはビーム源に最も近く位置する反射は第
   一列内の面に向けて起るように仕組まれており、残シの
   反射は第二列内の相互に向き合った面、（Ａ１１　Ｂ１
   ）に向けて起るように仕組まれていることを特徴とする
   ところの特許請求の範囲第１項記載の走査装置。 ３、多面体は平面状である面の一つの単一列を有子るこ
   とを特徴とするところの特許請求の範門弟１または第２
   項記載の走査装置。 ４゜それの回転運動に於て多面体に忠実に追随する、多
   面体に向けてのこれらの反射の間の光学素子がカーブし
   た場の鏡（１３：２３，２７）と凹面鏡（１４；２４；
   ２８）とを含んでいることを特徴とするところの特許請
   求の範囲先行の項の何れかの一つに記載の走査装置。 ５、多面体に向けて検知器（Ｄ２：Ｄ３）に最も近く起
   る反射と、多面体に向けての次に追随する反射との間の
   これらの光学素子もまた、カーブした場の鏡（２０）と
   凹面鏡（２１）とを含んでいることと、また、多面体に
   向けての総ての反射が多面体上の交互対向面（Ａ２．Ｂ
   ２）に向けて起ることとを特徴とするところの特許請求
   の範囲第４項記載の走査装置。