JPS6247523A - 回転多面体形２軸走査鏡 - Google Patents
回転多面体形２軸走査鏡Info
- Publication number
- JPS6247523A JPS6247523A JP18750885A JP18750885A JPS6247523A JP S6247523 A JPS6247523 A JP S6247523A JP 18750885 A JP18750885 A JP 18750885A JP 18750885 A JP18750885 A JP 18750885A JP S6247523 A JPS6247523 A JP S6247523A
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- JP
- Japan
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- mirror
- scanning
- axis
- south
- scanning mirror
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
- G02B5/09—Multifaceted or polygonal mirrors, e.g. polygonal scanning mirrors; Fresnel mirrors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
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。
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〕
この発明は、人工衛星等に搭載されるリモートセンサの
走査光学系に用いられる２軸走査鏡に関する。
走査光学系に用いられる２軸走査鏡に関する。
一般に、観測用の人工衛星には可視又は赤外放射計等の
種々のリモートセンサが搭載されていて、例えば地球表
面や大気等に関する情報を得ている。
種々のリモートセンサが搭載されていて、例えば地球表
面や大気等に関する情報を得ている。
かかる可視あるいは赤外放射計等のリモートセンサを静
止軌道上の三輪安定衛星に搭載して用いる場合には、通
常、２軸走査鏡が用いられている。
止軌道上の三輪安定衛星に搭載して用いる場合には、通
常、２軸走査鏡が用いられている。
従来の２軸走査鏡を用いたセンサとしては、第１図に示
すような構成のものが知られている。すなわち、この構
成の２軸走査鏡を用いたセンサは、支軸１′を中心にし
て南北方向に回動可能に支持された南北方向走査用の平
面鏡１と、同しく支軸２′を中心にして東西方向に回動
可能に支持された東西方向走査用の平面鏡２とを備え、
それらの２枚の走査鏡１，２を同期をとって回転駆動さ
せて、対象物、例えば地球３を二次元的に走査し、地球
３の表面あるいは大気からの太陽光の反射光、又はそれ
らから放射される電磁波を、走査鏡１゜２及び光学系４
を介して検出器５で検出するように構成されているもの
である。
すような構成のものが知られている。すなわち、この構
成の２軸走査鏡を用いたセンサは、支軸１′を中心にし
て南北方向に回動可能に支持された南北方向走査用の平
面鏡１と、同しく支軸２′を中心にして東西方向に回動
可能に支持された東西方向走査用の平面鏡２とを備え、
それらの２枚の走査鏡１，２を同期をとって回転駆動さ
せて、対象物、例えば地球３を二次元的に走査し、地球
３の表面あるいは大気からの太陽光の反射光、又はそれ
らから放射される電磁波を、走査鏡１゜２及び光学系４
を介して検出器５で検出するように構成されているもの
である。
また、第２図に示すように、１枚の走査用平面鏡６をジ
ンバル７に載置し、東西及び南北の２軸方向の回転を制
御して、対象物を二次元的に走査し、二次元検出器８で
検出するように構成したものも知られている。なお、９
は反射光学系である。
ンバル７に載置し、東西及び南北の２軸方向の回転を制
御して、対象物を二次元的に走査し、二次元検出器８で
検出するように構成したものも知られている。なお、９
は反射光学系である。
ところが、上記１枚走査鏡あるいは２枚走査鏡を用いた
いずれの方式による２軸走査機構も、独立した２つの駆
動系を必要とし、構造が複雑で、重量が大であり、しか
も２軸方向の走査の制御も容易ではないという欠点があ
った。
いずれの方式による２軸走査機構も、独立した２つの駆
動系を必要とし、構造が複雑で、重量が大であり、しか
も２軸方向の走査の制御も容易ではないという欠点があ
った。
（発明の目的〕
本発明は、従来のリモートセンサの走査系に用いられる
２軸走査鏡における上記欠点を解消すべくなされたもの
で、１つの駆動系で２軸走査が行えるようにして駆動系
の負担を軽減し、軽量且つ低電力で、走査制御の容易な
２軸走査鏡を提供することを目的とするものである。
２軸走査鏡における上記欠点を解消すべくなされたもの
で、１つの駆動系で２軸走査が行えるようにして駆動系
の負担を軽減し、軽量且つ低電力で、走査制御の容易な
２軸走査鏡を提供することを目的とするものである。
本発明は、複数個の反射鏡を、軸方向に対する傾斜角度
を順次所定角ずつ異ならせて円筒状に配設して形成した
円筒状多面鏡体で２軸走査鏡を構成し、該多面鏡体を中
心軸の周りに回転させて対象物の２軸方向の走査を行う
ようにして、駆動系を軽量化し、低電力化と、走査制御
の容易化を計るものである。
を順次所定角ずつ異ならせて円筒状に配設して形成した
円筒状多面鏡体で２軸走査鏡を構成し、該多面鏡体を中
心軸の周りに回転させて対象物の２軸方向の走査を行う
ようにして、駆動系を軽量化し、低電力化と、走査制御
の容易化を計るものである。
〔実施例］
以下本発明の実施例について説明する。第３図は、本発
明に係る回転多面体形２軸走査鏡の一実施例を用いたリ
モートセンサの概略斜視図である。
明に係る回転多面体形２軸走査鏡の一実施例を用いたリ
モートセンサの概略斜視図である。
図において、１１は円筒状多面鏡体からなる回転多面体
形２軸走査鏡で、円筒状に配設されたｍ個の反射鏡１１
．．１１−ｚ＋・・・・・１１−１１で構成されており
、１２は該２軸走査鏡１１の回転軸部である。上記各反
射鏡１１−１．１１−ｚ、・・・・・１１−７は、円筒
状多面鏡体１１の軸方向に対する傾斜角度を順次所定角
度θ°ずつ異ならせて円筒状に配設されている。すなわ
ち、隣接する反射鏡はそれぞれ角度θ°をなすように円
筒状に並べて形成されている。但し最初の反射体１１−
１と隣接する最後の反射体１１−７とのなす角はｍθ°
となっている。
形２軸走査鏡で、円筒状に配設されたｍ個の反射鏡１１
．．１１−ｚ＋・・・・・１１−１１で構成されており
、１２は該２軸走査鏡１１の回転軸部である。上記各反
射鏡１１−１．１１−ｚ、・・・・・１１−７は、円筒
状多面鏡体１１の軸方向に対する傾斜角度を順次所定角
度θ°ずつ異ならせて円筒状に配設されている。すなわ
ち、隣接する反射鏡はそれぞれ角度θ°をなすように円
筒状に並べて形成されている。但し最初の反射体１１−
１と隣接する最後の反射体１１−７とのなす角はｍθ°
となっている。
かかる構成の円筒状多面鏡体１１は、互いにθ。
ずつ順次具なるように軸方向に１頃斜させたｍ個の面を
持つ円筒又は円柱状多面体の各面に、それぞれ反射鏡を
貼付は等により一体に取付けて構成してもよいし、また
、上記の如く互いにθ６ずつ順次具なるように軸方向に
傾斜させたｍ個の面をもつ円筒又（よ円柱状多面体の各
面を直接鏡面化して円筒状多面鏡体を形成するようにし
てもよい。更にはまた、前記円筒状多面体を枠体で構成
し、該枠体に反射体を取付けて同様な構成の円筒状多面
鏡体を形成することもできる。
持つ円筒又は円柱状多面体の各面に、それぞれ反射鏡を
貼付は等により一体に取付けて構成してもよいし、また
、上記の如く互いにθ６ずつ順次具なるように軸方向に
傾斜させたｍ個の面をもつ円筒又（よ円柱状多面体の各
面を直接鏡面化して円筒状多面鏡体を形成するようにし
てもよい。更にはまた、前記円筒状多面体を枠体で構成
し、該枠体に反射体を取付けて同様な構成の円筒状多面
鏡体を形成することもできる。
Ｊ３は前記回転多面体形２軸走査鏡１１を介して地球１
４等の対象物からの電磁波が入射される集光光学系であ
り、１５は該光学系１３の焦点部分に配置された一次元
検出器である。なお、１６は上記回転多面体形２軸走査
鏡１１．光学系１３．検出器１５からなるリモートセン
サを搭載した人工衛星本体である。
４等の対象物からの電磁波が入射される集光光学系であ
り、１５は該光学系１３の焦点部分に配置された一次元
検出器である。なお、１６は上記回転多面体形２軸走査
鏡１１．光学系１３．検出器１５からなるリモートセン
サを搭載した人工衛星本体である。
次にこのように構成され回転多面体形２軸走査鏡を用い
たリモートセンサの動作について説明する。回転多面体
形２軸走査鏡１１を一定の低速度で回転させると、まず
最初、反射鏡１１−Ｉが反射鏡の数に対応した画角（視
野）で地球等の対象物を東西方向に走査し、対象物から
の可視または赤外線等の電磁波を検出器１５で検出し、
対象物の所定の南北幅の領域の撮像を行う。次に、反射
鏡１１−１に対し南方向へθ０傾斜させた反射鏡１１−
２が、反射鏡１１−１により走査された対象物の領域に
隣接する南の領域を、同様に東西方向に走査して撮像す
る９以下同様にして各反射鏡１１，１・・・・・１１１
により、順次対象物の隣接する異なる領域を走査させ、
対象物全体の走査を行って撮像を完了する。
たリモートセンサの動作について説明する。回転多面体
形２軸走査鏡１１を一定の低速度で回転させると、まず
最初、反射鏡１１−Ｉが反射鏡の数に対応した画角（視
野）で地球等の対象物を東西方向に走査し、対象物から
の可視または赤外線等の電磁波を検出器１５で検出し、
対象物の所定の南北幅の領域の撮像を行う。次に、反射
鏡１１−１に対し南方向へθ０傾斜させた反射鏡１１−
２が、反射鏡１１−１により走査された対象物の領域に
隣接する南の領域を、同様に東西方向に走査して撮像す
る９以下同様にして各反射鏡１１，１・・・・・１１１
により、順次対象物の隣接する異なる領域を走査させ、
対象物全体の走査を行って撮像を完了する。
このようにして、使用する検出器の画素数と対象物に対
する視野角、分解能に応して反射鏡の数ｍ、！：ｆＱ’
？斜角θを適宜設定すると、回転多面体形２軸走査鏡の
中心軸の周りの回転によって、対象物全体の二次元走査
を行うことができる。
する視野角、分解能に応して反射鏡の数ｍ、！：ｆＱ’
？斜角θを適宜設定すると、回転多面体形２軸走査鏡の
中心軸の周りの回転によって、対象物全体の二次元走査
を行うことができる。
例えば、地球の北極から南極まで走査する場合の具体的
な反射鏡の数、傾斜角等を例示すると、次のとおりであ
る。すなわち、例えば静止軌道（３６、ＯＯＯｋｍ）か
ら地球表面を５ｋｍの分解能で撮像する場合を想定する
と、地球半径は約６４００に＋＋＋であるから、静止軌
道からみた地球は約２０６の拡がりを持つことになり、
地球表面を５ｋｍの分解能で撮像するためには、地球を
約２５００分割して撮像する必要がある。今、検出器の
画素数を２５０画素とすると、反射鏡の数ｍを１０とし
、各反射鏡相互間の傾斜角θを１６として回転多面体形
２軸走査鏡を構成し、この２軸走査鏡を回転して走査す
ると、各反射鏡における視野は２°ずつ変化することに
なるから、走査鏡の１回転の走査で、２０″の画角（視
野）をカバーすることができ、地球の北極から南極まで
順次走査することが可能になる。
な反射鏡の数、傾斜角等を例示すると、次のとおりであ
る。すなわち、例えば静止軌道（３６、ＯＯＯｋｍ）か
ら地球表面を５ｋｍの分解能で撮像する場合を想定する
と、地球半径は約６４００に＋＋＋であるから、静止軌
道からみた地球は約２０６の拡がりを持つことになり、
地球表面を５ｋｍの分解能で撮像するためには、地球を
約２５００分割して撮像する必要がある。今、検出器の
画素数を２５０画素とすると、反射鏡の数ｍを１０とし
、各反射鏡相互間の傾斜角θを１６として回転多面体形
２軸走査鏡を構成し、この２軸走査鏡を回転して走査す
ると、各反射鏡における視野は２°ずつ変化することに
なるから、走査鏡の１回転の走査で、２０″の画角（視
野）をカバーすることができ、地球の北極から南極まで
順次走査することが可能になる。
また、一枚の走査鏡を回転させることにより静止軌道か
ら地球を走査する場合は、３６０°回転させるうち２０
６の回転部分のみが撮像に寄与するだけであるから、ス
キャン（撮像）効率は、（２０／３６０）Ｘ１００ ＃
５．５％しかならないが、本発明に係る回転多面体形２
軸走査鏡を用いた場合には、上記のように１回転の全て
が順次撮像に寄与するので、スキャン効率はほぼ１００
％となる。なお、この回転多面体形２軸走査鏡の回転速
度は、使用するヰ★出器の感度２時間応答特性１画像の
撮像周期などに応して適宜設定される。
ら地球を走査する場合は、３６０°回転させるうち２０
６の回転部分のみが撮像に寄与するだけであるから、ス
キャン（撮像）効率は、（２０／３６０）Ｘ１００ ＃
５．５％しかならないが、本発明に係る回転多面体形２
軸走査鏡を用いた場合には、上記のように１回転の全て
が順次撮像に寄与するので、スキャン効率はほぼ１００
％となる。なお、この回転多面体形２軸走査鏡の回転速
度は、使用するヰ★出器の感度２時間応答特性１画像の
撮像周期などに応して適宜設定される。
なお、このように構成した回転多面体形２軸走査鏡によ
り対象物を走査して撮像を行う場合、視野中心、すなわ
ち人工衛星からみると直下方向から外れるに従って、撮
像面の歪みが生ずる。これを補正する方法としてはソフ
トウェアによる場合と、ハードウェアによる場合がある
。ハードウェアにより補正を行う方法には、対物面で行
う方法と結像面で行う方法がある。
り対象物を走査して撮像を行う場合、視野中心、すなわ
ち人工衛星からみると直下方向から外れるに従って、撮
像面の歪みが生ずる。これを補正する方法としてはソフ
トウェアによる場合と、ハードウェアによる場合がある
。ハードウェアにより補正を行う方法には、対物面で行
う方法と結像面で行う方法がある。
対物面で補正を行う場合は、第４図に示すように、回転
多面体形２軸走査鏡１１の対象物側に補正鏡１７を配置
して、対象物からの電磁波像を該補正鏡１７により補正
して走査鏡へ入射させるものである。また結像面で補正
を行う場合は、同じく第４図に示すように、光学系と検
出器の間に補正鏡１８を配置し、光学系からの出射波を
該補正鏡１８で補正し、検出器に入射するようにするも
のである。
多面体形２軸走査鏡１１の対象物側に補正鏡１７を配置
して、対象物からの電磁波像を該補正鏡１７により補正
して走査鏡へ入射させるものである。また結像面で補正
を行う場合は、同じく第４図に示すように、光学系と検
出器の間に補正鏡１８を配置し、光学系からの出射波を
該補正鏡１８で補正し、検出器に入射するようにするも
のである。
なお、結像面における補正鏡１８による補正は、集光光
学系１３の収差等の影響を受けるので、該補正鏡１８の
二軸方向の微調整を必要とする。
学系１３の収差等の影響を受けるので、該補正鏡１８の
二軸方向の微調整を必要とする。
上記のように、補正鏡１７．１８を対物面や結像面に配
置することにより、歪みの補正を行うことができるが、
その他に、回転多面体形２軸走査鏡を構成する個々の反
射鏡の鏡面を、歪みを補正する如く加工することにより
、歪みを除去することも可能である。
置することにより、歪みの補正を行うことができるが、
その他に、回転多面体形２軸走査鏡を構成する個々の反
射鏡の鏡面を、歪みを補正する如く加工することにより
、歪みを除去することも可能である。
本実施例においては、検出器は一次元検出器を用いてお
り、前述のように、その画素数ｎを２５０とすると、２
軸走査鏡の反射鏡の数ｍは１０となるが、画素数ｎが少
なくなると、反射鏡数ｍを増やす必要が生ずる。しかし
、回転多面体形２軸走査鏡全体の大きさに制約があるか
ら、それを構成している個々の反射鏡の面積を同一のま
までは、反射鏡の数を増やすことは困難であり、反射鏡
数を増やすためには個々の反射鏡の面積を減少させねば
ならない。ところが、センサの感度は集光に寄与する反
射鏡の面積の平方根に比例するので、反射鏡の面積が減
少すると、所定の感度が得られなくなる。したがって、
通常検出器の画素数ｎは、２５００／ ｎ ≦１０にな
るように選定すると、回転多面体形２軸走査鏡の設計が
容易になる。
り、前述のように、その画素数ｎを２５０とすると、２
軸走査鏡の反射鏡の数ｍは１０となるが、画素数ｎが少
なくなると、反射鏡数ｍを増やす必要が生ずる。しかし
、回転多面体形２軸走査鏡全体の大きさに制約があるか
ら、それを構成している個々の反射鏡の面積を同一のま
までは、反射鏡の数を増やすことは困難であり、反射鏡
数を増やすためには個々の反射鏡の面積を減少させねば
ならない。ところが、センサの感度は集光に寄与する反
射鏡の面積の平方根に比例するので、反射鏡の面積が減
少すると、所定の感度が得られなくなる。したがって、
通常検出器の画素数ｎは、２５００／ ｎ ≦１０にな
るように選定すると、回転多面体形２軸走査鏡の設計が
容易になる。
以上のように本発明によれば、−軸の周りの低速ａ械走
査のみで２軸走査を行えるので、三輪安定衛星に搭載す
るセンサの走査系に適用すれば、機械駆動軸を一軸減ら
すことが可能になるが、本発明はスピン安定衛星にも勿
論通用することが可能なものである。
査のみで２軸走査を行えるので、三輪安定衛星に搭載す
るセンサの走査系に適用すれば、機械駆動軸を一軸減ら
すことが可能になるが、本発明はスピン安定衛星にも勿
論通用することが可能なものである。
以上実施例に基づいて説明したように、本発明は、複数
個の反射鏡を、軸方向に対する傾斜角度を順次所定角ず
つ異ならせて円筒状に配設して形成した円筒状多面鏡体
で２軸走査鏡を構成したので、該円筒状多面鏡体の中心
軸の周りの回転のみで２軸走査が行われ、対象物の二次
元の撮像が可能となる。また、一方向の低速回転走査が
行えるので走査が安定化すると共に、駆動系の負担が軽
減でき、軽量で、低電力で駆動できる高信頬性の２軸走
査鏡が得られる。
個の反射鏡を、軸方向に対する傾斜角度を順次所定角ず
つ異ならせて円筒状に配設して形成した円筒状多面鏡体
で２軸走査鏡を構成したので、該円筒状多面鏡体の中心
軸の周りの回転のみで２軸走査が行われ、対象物の二次
元の撮像が可能となる。また、一方向の低速回転走査が
行えるので走査が安定化すると共に、駆動系の負担が軽
減でき、軽量で、低電力で駆動できる高信頬性の２軸走
査鏡が得られる。
第１図及び第２図は、従来の２軸走査鏡を示す概略斜視
図、第３図は、本発明に係る回転多面体形２軸走査鏡の
一実施例を用いたリモー・トセンサの概略斜視図、第４
図は、第３図に示した２軸走査鏡に補正鏡を配置した態
様を示す概略斜視図である。 図において、１１は回転多面体形２軸走査鏡、１１１、
１１−ｚ、・・・、・１１−１は反射鏡、１２は回転軸
部、１３は光学系、１４は地球、１５は検出器、１６は
人工衛星本体、１７．１８は補正鏡を示す。 特許出願人 宇宙開発事業団 第１図 第２図
図、第３図は、本発明に係る回転多面体形２軸走査鏡の
一実施例を用いたリモー・トセンサの概略斜視図、第４
図は、第３図に示した２軸走査鏡に補正鏡を配置した態
様を示す概略斜視図である。 図において、１１は回転多面体形２軸走査鏡、１１１、
１１−ｚ、・・・、・１１−１は反射鏡、１２は回転軸
部、１３は光学系、１４は地球、１５は検出器、１６は
人工衛星本体、１７．１８は補正鏡を示す。 特許出願人 宇宙開発事業団 第１図 第２図
Claims (1)
- 複数個の反射鏡を、軸方向に対する傾斜角度を順次所定
角ずつ異ならせて円筒状に配設して円筒状多面鏡体を形
成し、該円筒状多面鏡体をその中心軸の周りに回転させ
て２軸方向の走査を行うように構成したことを特徴とす
る回転多面体形２軸走査鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18750885A JPS6247523A (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | 回転多面体形２軸走査鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18750885A JPS6247523A (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | 回転多面体形２軸走査鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6247523A true JPS6247523A (ja) | 1987-03-02 |
Family
ID=16207287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18750885A Pending JPS6247523A (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | 回転多面体形２軸走査鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6247523A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6425117A (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-27 | Mazda Motor | Information reader |
| US5294940A (en) * | 1991-02-06 | 1994-03-15 | Dale A. Wennagel | Pulsed laser optical display device |
-
1985
- 1985-08-28 JP JP18750885A patent/JPS6247523A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6425117A (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-27 | Mazda Motor | Information reader |
| US5294940A (en) * | 1991-02-06 | 1994-03-15 | Dale A. Wennagel | Pulsed laser optical display device |
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