JPS61151606A - 撮像装置 - 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】 本発明は撮像装置、特に情景の赤外線像を撮像して電気
信号に変換する撮像装置に関するものである０電気信号
は変換されて情景の赤外線像を可視像に変換する０ 既知の撮像装置の構成を第１ｖｔＪに示す０この既知の
撮像装置においては遠くの物体１０から発した光線８を
両凸レンズｌ！ｌにより集束する０集束した光束は走査
ミラー１４で反射して検出器アレイ１８上に物体１ｏの
像１６を形成するＯ検出器アレイ１８は、例えば紙面に
垂直な方向に延在するリニアアレイとする０ 走査ミラー１４は軸２０を中心にして回動して画像１６
を検出器アレイ１８に沿って走査するＯ走査ミラー１４
は集束した光束８を反射させるので（物体ｌＯとレンズ
１２との間の平行光束に対向しているので）、この撮像
装置はしばしば集束ビームスキャナーと云われている０ 画像１６を検出器アレイ１Ｍに沿ってテレビジョン方式
と両立する方法で走査しようとする場合槽々の問題点が
発生する０テレビジ薗ンと両立する走査周波数は、例え
ば６０サイクル／秒であるｄ各走査サイクルは有効部分
と無効部分すなわちフライバック部分より構成される０
有効部分ではミラー１４の回動すなわち傾き角は時間に
対してリニアに変化する０画像を表わす電子信号は、検
出器アレイ１８が出力するときに形成される０走査サイ
クルの無効期間すなわちフライバック期間中にはミラー
１４は初期位置に戻って次の走査にそなえる０このフラ
イバック期間中には画像信号が形成されることはな−０ ミラー１４のフライバックは１７６０秒の走査量イクル
（０，００１ＪＩａ秒）の８噂以内で行なわれねばなら
な一層このような高速フライバックを行なうためには、
セフ−１４の寸法を小ざくしなければならない・ しかしながら、ミラー１４の寸法が小さくなるに従って
、々ツー１４をレンズ１２の焦点２２に一層近すけなけ
ればならな一層ミテー１４を焦点ｓｓｋ：ｌｌＦ近させ
ると集束ビームの走査に帰因するフォーカシングエラー
が増大してしまう◎この結果、検出器アレイ１８に沿っ
て不鮮明な像が走査されてしまう◎ また、第１ｇＪに示す既知の撮像装置は、妨害撮動によ
ゐ悪影響も受けてしまう＠この妨害振動は走査ミラー１
４の回動方向を繰り返し変えることによって発生する０ 本発明の目的は、デフォーカスエラーヲ除来した集束ビ
ームスキャナを有する撮像装置を提供するものである０ 本発明の別の目的は、高速走査効率（すなわち、高速フ
ライバック）を有する集束ビームスキャナ・を提供する
ものである。

さらに本発明の別の目的は、妨害振動を低減した撮像装
置を提供するものである０ 本発明による撮像装置はレンズ手段と、回動ミラー環と
、検出手段とを具えている０レンズ手段は被写体からの
光を受光して像面に情景の像を結像する。＜ツー環は反
射面を有し被写体からの光を゛検出手段上に反射する０ 本発明による撮像装置では、ミラー環がこのミラー環の
回転全体に亘ってレンズ手段の光軸と交差する円周軸を
有している０反射面を円周軸のまわりに傾き角を以って
形成する０傾き角はミラーの反射面とレンズ手段の光軸
とが交差する角度とする０この傾き角は円周軸に沿う反
射面の位置の関数として変化す４ｏレンズ手段から円周
軸までのレンズ手段の光軸に沿う距離は、画像が検出器
上で常に合焦状態となるように傾き角のｓ１′ｌＩ！と
して変化する・ 一般的にこの距離は、より複雑な解析形態として表わさ
れる〇 望ましくは、検出手段をレンズ手段の光軸と直交する面
内に配置し、検出器から光軸までの距離を対物レンズの
焦点距離から対物レンズと検出器面との間の距離を減算
した距離と等しくするＯまだ、本発明では検出器面から
円周軸量での距＠Ｘを次式で与えられる傾き角の関数と
することが望ましい。

ここでＹｄはレンズ手段の光軸から検出器手段までの距
離（この距離はレンズ手段の焦点から検出器面までの距
離にも等しい）０ この式は、上述した解析形態の有効な近似式であり、全
フィールｒ巾（全視野中）が焦点面が平面として近似で
きるような範囲にあることを条件とする。このフィール
ｒ巾は検出すべき情景の角度範囲である０ レンズ手段は、例えば通常の球面レンズ或はアナモルフ
ィックレンズとすることができる０以下図面に基き本発
明の詳細な説明する０第２図は本発明による撮像装置の
実施例を示す０撮像装置はレンズ手段２４．ミラー環２
６．検出器手段２８及びミラー環２６を回動させる手段
δＯを有している。レンズ手段ｚ４を遠く・の被写体か
らの光線８２を受光するように配置する（すなわち、被
写体はレンズ手段２４の焦点距離を十分越えるところに
位置する）０これらの光線によって、レンズ手段２４は
被写体の像を結像面に結像する。

レンズ手段２４は光軸８４を有している。

レンズ手段２４は被写体の実像を結像させるための１個
又はそれ以上の光学素子とすることができる０例えばレ
ンズ手段２４を通常用いられている対物レンズとするこ
とができるロ レンズ手段２４はアナモルフィックレンズとＴることが
望ましい（＠ｓｌ！！ｌ参照）０アナモルフィックレン
ズは面が異なる毎に焦点距離が異なるレンズをいい、例
えば水平面に対しては焦点側ＪＩＩＡを有し垂直面に対
しては焦点側ｊｌｌＢを有している・アナモルフィック
レンズ２４はミラー環２６上の細いライン上に光束を形
成し、この光束の一方の側から他方の側における傾き角
を最小にするＯレンズ手段２４をアナモルフィックに構
成した場合、第２のアナモルフィックレンズ２５をミラ
ー環ｚ６と検出器手段２８との間に配置して被写体の像
を検出器手段８８上に再生するＯ第８ＷＪに示すように
、ミラー環２６をレンズ手段２４の後方に配置する。ｔ
ラーｆＩ４２６は回転軸δ６のまわりを回転することが
でき、ミラー環２６の回転に件な一光Ｈｓｚはミラー！
Ｒ２６の反射面８８全体に沿って順次通過する０ レンズ手段２４を通過した被写体からの光線δ２は反射
面８８により検出器手段ｚ８上に反射される０検出器手
段３８は、例えばＩＩ数の個別の検出素子から成るリニ
アアレイ４０を具えているＯアレイ４０を、その突出部
が光軸８４と直交するように配置する０ アレイ４０の検出素子は通常の光検出器とすることがで
きる０ 光束８２を検出器手段２８に沿って走査するため、ミラ
ー＄２６の反射面８８をミラー！２６の円周軸＋２に対
しである傾き角を以って配置するＯ第２図に示すように
、反射面δ８の傾き角は円周軸４２に沿う反射面８８の
位置の関数として変化する（ミラー環ｚ６の終趨部間に
示されるギャップによって傾き角の変化が明瞭に示され
ており、このミラー＠Ｚａもギャップ部分が存在しても
本発明に有効に使用できろ０　） ミラー環２６を回転させるための手段δ０（例えば電動
モータ）によりミラー環２６が回転軸δ６を中心にして
回転するａｔフラー２６及び回転軸８６を、ミラー環２
６の回転全体に亘って円周軸４３が光軸δ会と常に交差
するように配置する０この結果、光軸δ４上に位置する
反射面８８の各セグメントは、それぞれ異なる傾き角を
呈することになる０従って、ミラー＄２６の回転は、第
１図に示す既知の装置の走査ミラー１４の揺動と同様な
ものとなろ０ 鮮明な像を検出器手段に沿って走査するためには、検出
器手段２８をレンズ手段２４の焦点面に配置しなければ
ならない０第８図及び第４図にこの課題を達成するため
の一例を示す０ 第８図は第２図の撮像萬％〜※装置の一部分の断面を線
図的に示す。ミラー環２６は第１の回転位置にあり、反
射面δ８のミラーセグメント４４によって円周軸４ｚの
傾き角φが規定されるＯ傾き角φは光軸δ４に対して測
定するものとし、第８図では４６＠から９０°の範囲に
ある０本例では、検出器手段２８を光軸８４と直交する
面４６内に配置する０検出器手段２８から光軸８４まで
の垂直距離をＹｄとする。

ミラー８４２６を除いた場合、レンズ手段Ｂ４は被写体
の像を結像面４８に結像する０光軸方向に測った像面４
８と検出器面４６との間の距離は、光軸δ４と検出器手
段ｇＩ４の光検知面との間の距離Ｙｄと等しくなるよう
に選択する０ ミラー環ｚ６が回転するに従って傾き角φが変化する０
この結果、実像面５０が検出器手段２８の方向に沿って
走査されることになる０像を検出器手段２８の面上に合
焦し続けるためには、円周軸４２と検出器面４６との間
の距離ＸをＹｄ　、φ及びレンズ手段４２の焦点距離の
関数として表わされる複雑な式に従って変化させねばな
らない。焦点面４８が平面として近似できるように被写
体の全フィールド巾が限定される場合Ｘ　、　Ｙｄ、φ
及び焦点距離に関する式は次式で近似することができる
Ｏ ここでφ≧￥ 従って、傾き角φが４６°の場合、距Ｉ！ｘは０となる
０よって円周軸４３は光軸δ４及び検出器面４６の両方
に交差することになる＠ 第４図に本発明による撮像装置の傾き角φが２２．５°
から４５＠の範囲にある場合を線図的に図示する０円周
軸４２と検出器面４６との間の距＠Ｘは同様に次式で与
えられる。

ここでφくｉ 傾き角φが４５°のとき距ＭＩＸは再び０に等しくなる
・ フィールＶの巾を焦点面が平面とならないように選択す
る場合には、数値計算機を用−で全ての傾き角φに対す
る距離Ｘを決定することができる◎傾き角に対する制限
は、走査中、検出器手段の角度による検知能力及び装置
の構造によって決定される口実際には傾き角は８０°か
ら６００の範囲だけが必要である。

ミラー！！６は、例えば厚いアルミニュームリングを用
いて製造することができる０アル之ニユームリングを所
望の環状形状におおざっばに機械加工し、その後数値制
御カッタで精確な形状に仕上げる・このようにして製造
した環状体をδ〜６μ又は８〜１２μの波長域の赤外線
を反射させるのに用いるのであれば、その表面に小さな
欠陥があっても画像品質を損うことはな−◎これよりも
短−波長域の光に対して用いる場合には環状体をカット
した後アルミニューム表面を手でみがかねばならない＠ 上述した方法で作成したミラー環はスキャナに用−るこ
とができ、他の同様のミラーを作成するためのマスクと
して用いるのが好適である０すなわち、このようにして
作成したネガティブモールＶから別のミラー環を作成す
ることができる。

各アルミニュームミラー環に通常のオーバコートを施し
、酸化を防止したり高反射面を維持することが望まし−
０ ＩＩ２ｇＪ１第８図及び第４１ｇは本発明の一実施例だ
けを図示して−るが種々の変形や変更が可能である０例
えば、検出器手段２８は光軸８４に対して直交する面内
に配置する必要はない＠検出器面４６を光軸δ４に対し
てあらゆろ角度に配置することができ、また円周軸４８
の位置選定は適当に行なうことができる◎ 図面にお−でミラー環は回転軸に対しては埋直交する反
射面を有するように図示されている＠勿論、本発明の実
施例に応じて反射面を回転軸にほぼ平行とすることがで
き、或は実施例に応じて任意の角度とすることもできる
・ 本発明の別の変形例にお−では、ミラー環の１回の回転
に対して被写体を２回走査させる。ミラー環の各半部は
、それぞれ１回の走査を行なう。

しかしながら、２個の走査を組合わせるために２個の半
部は平行状態かられずかにずれたものとなるＯ 弧面面の簡単な説明 第１図は既知の撮像装置を示す線図、 第ｊ１図は本発明による撮像装置の実施例の一部分を示
すＩｓ図、 第５ｒｉｉは第１の回転位置にあるミラー環を有する本
発明の撮像装置の一部分を示す線図、第４図は第３の回
転位置にあるミラー環を有する本発明の撮像装置の一部
分を示す線図、第５図は本発明による撮像装置の変形例
の構成を示す斜視図である。

３４２−・・レンズ手段ａｓ…ミラー環ｇｓ・・・検出
器手段　　　　８０・・・回転手段８４・・・光軸　　
　　　　　８８・・・回転軸δ８・・・反射面　　　　
　　４０・・・リニアアレイ４！・・・円周軸　　　　
　　４６・・・検出器面８・・・焦点面　　　　　　６
０・・・実像面エレクトロニクス・コンパ二一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光軸を有し、被写体からの光を受光して被写体の像
   を像面に結像するように配置したレンズ手段と、 前記レンズ手段の後方に配置され、レンズ 手段を通過した被写体からの光を反射する反射面を有す
   る可動ミラーと、 前記ミラーで反射した被写体からの光を受 光する検出器手段とを具える撮像装置において、 前記可動ミラーを回転軸のまわりで回転可 能なミラー環とし、 このミラー環が、ミラー環の回転全体に亘 つて前記光軸と交差する円周軸を有し、 前記反射面を円周軸を中心としてある傾き 角を以つて配置し、この反射面の傾き角が円周軸に沿う
   反射面の位置の関数として変化し、前記光軸上の円周軸
   とレンズ手段との間の 距離を前記反射面の傾き角の関数として変化させて画像
   が前記検出器手段上で常に合焦状態となるように構成し
   たことを特徴とする撮像装置。 ２、前記検出器手段が前記光軸と直交する平面内に位置
   し、 検出器手段から光軸までの距離を、レンズ 手段の焦点距離からレンズ手段と前記平面との間の距離
   を減算した距離と等しくなるように構成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の撮像装置。 ３、全フィールド巾を３０°以下とし、検出器面から、
   円周軸までの距離Ｘを傾き角の関数とし、Ｙ＿ｄを光軸
   から検出器までの垂直距離としたときにＸが、 Ｘ＝Ｙ＿ｄ〔［ｓｉｎ（２φ）−１］／［ｃｏｓ（２φ
   ）−１］〕で表わされるように構成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の撮像装置。 ４、前記レンズ手段を通常の対物レンズとしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載の撮像装置。 ５、前記レンズ手段をアナモルフイツクレンズとしたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の撮像装置。 ６、前記ミラー環を回転軸上で回転させるための手段を
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第４
   項記載の撮像装置。