JPS63271220A

JPS63271220A - ２次元スキヤン方式

Info

Publication number: JPS63271220A
Application number: JP62107080A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Ogikubo; 荻窪　一宏
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-04-28
Filing date: 1987-04-28
Publication date: 1988-11-09

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、２次元スキャン方式に関し、特に人工衛星に
搭載される撮像装置に適用して好適な２次元スキャン方
式に関する。

（従来の技術）第６図は従来のスキャン方式を説明するための斜視図、
第７図は従来のスキャン方式による撮像面を示す図であ
る。

図中、１１はスキャンモーター、１２はチルトモーター
、１３はミラー、１４は光学系、１５は光軸、１６は軸
、１９は光学系光軸である。

２次元の像はライン走査とこれに垂直方向のステップ走
査により取得される。この２つの走査方向を区別するた
めに、以下ライン走査方向をスキャン方向、ステップ走
査方向をチルト方向として述べる。

従来のスキャン方式においては、第６図に示す如く、光
学系光軸１９に対して４５°の傾きをもつミラー１３を
スキャンモーター１１により光軸１９まわりに回転させ
てスキャンを行ない、光学系光軸１９に垂直な軸１６ま
わりにチルトさせていた。

（発明が解決しようとする問題点）前述した従来の２次元スキャン方式の場合、スキャンを
ミラー１３の回転により行なうから撮像効率が悪く、ま
たチルト時にはスキャン回転角度によりミラー反射角が
変化するので、スキャンラインの歪みが生じる。

例えば、スキャン角を±４０°、チルト角を±２０゜と
すると、撮像効率にはに＝８０’７３６０−　Ｘ　１００＝２２％となり、実
際の撮像時間は約冗周期となる。

また、撮像面は、第７図に示す如く、チルトにより歪む
、このことから次のような問題点が生じる。

■チルト角によりスキャン幅が約１３０％変化する。

■スキャンラインが歪み、チルト方向にずれが生じる。

■スキャン、チルトにより像が最大４０゛回転するので
、歪みとともに重複やぬけ（撮像できないこと）が生じ
る。

以上のことから画像処理には複雑でメモリの容量も大き
いものが必要となる。

（問題点を解決するための手段）前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、光学系光軸に対して所定角度の傾きをもつ１枚のミラ
ーにより２次元の領域を走査するスキャン方式において
、前記光学系光軸に対して垂直なミラー回転軸まわりに
前記ミラーを所定角度範囲で振動させてライン走査を行
ない、前記光学系光軸まわりに前記ミラーを所定角度傾
かせてステップ走査を行なうことを特徴とする。

（実施例）次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例のスキャン方式を説明するた
めの斜視図、第２図は本発明の一実施例のスキャン方式
による撮像面を示す図、第３図は本発明の一実施例の２
次元スキャン方式におけるミラー回転角度の変化を示す
図である。

図中、１はスキャンモーター、２はチルトモーター、３
はミラー、４は光学系、５は光軸、６は像回転角、７は
時間軸、８はミラー回転角度、９は光学系光軸、１０は
ミラー回転軸である。

同軸上に２個のスキャンモーター１が所定間隔離れて配
置してあり、各スキャンモーター１間にミラー３が取り
付けである。各スキャンモーター１の回転軸はミラー３
に固定されている。各スキャンモーター１はアーム部２
０を介してチルトモーター２に接続してあり、チルトモ
ーター２は人工衛星（図示せず）に固定されている。ま
た、ミラー３の近傍には光学系４が取り付けである。

ミラー３は、光学系光軸９に対して４５°傾いている。

このミラー３をミラー回転軸１０まわりに±２０°の範
囲で振動させる。ミラー回転輪１０は、第１図に示すよ
うに、光学系光軸９に対して垂直である。ミラー回転軸
１０まわりにミラー３を振動させることによりスキャン
を行なう。

また、チルトモーター２により、ミラー３を光学系光軸
９まわりに±２０°の範囲で傾ける。このようにミラー
３を傾けることによりチルトを行なう。

以下に、ミラー回転角とスキャン角とチルト角との関係
を示す。

第４図に本実施例の２次元スキャン方式に係る座標系を
示す。

（Ｘ、Ｙ、Ｚ）座標系：光学部を含む固定座標系（ｘ−
ｙ−ｚ’）座標系：ミラーチルト角ψ、スキャン角０°
のときの座標系（ＸτＹτＺ）座標系：ミラーチルト角ψ、スキャン角
φ０のときの座標系さらにｎ：ミラー法線ベクトルａ：地球からの入射光線のベクトルｂ：光学系への入射光線のベクトルただし、ｎ、ａ、ｂは単位ベクトルである。

ここで、ｎ　（Ｘ　、　Ｙ　、　Ｚ　）　−（ａ＋β、
γ）とするととなる、またｎ、ａ、ｂの関係は、第５図に示すように
、ミラー反射の法則より入射角と反射角は等しい（φ）
からとなりａ＝ｂ−２（ｂ　−ｎ）　ｎと書ける。今ｂ＝（
０，１，Ｏ）と書けることからとなる。地球を平面と考え、地球から原点０までの距離
をＨとし、とするととなる、この結果をもとに地球撮像面を描くと第２図に
示すようになる。このことからミラーはスキャン軸まわ
りに±２０’回転することで±４０°に相当する範囲を
スキャンするのに対して、チルトは光軸まわりに±２０
９傾けることで±２０°のチルト範囲を得ることになる
。

第３図に示すように、本方式による撮像効率はに＝ｔｙ
ｔ０Ｘ　１００＝５０・−６０％とすることが可能であ
り、従来の方式に比べて撮像システムの感度が向上する
だけでなく、画像処理スピードが％〜ぢとなり、信号処
理系に対する制約が小さくなる。

また、本実施例のスキャン方式には、従来の方式に比べ
て次のような利点がある。

■チルト角によるスキャン幅の変化は±３％以下と非常
に小さい。

■スキャンラインに歪みが生じない。

■スキャンとチルトによる像の回転は最大的１２゜と従
来の方式の只以下である。

以上のような利点から本スキャン方式の場合、幾何的補
正を行なわなくとも画像歪は小さく、クイック・ルック
を行なうときに有利となる。また、従来の方式にはスキ
ャンラインの歪み分のメモリが必要なのに対して、本方
式は１ライン分のメモリのみでよいので、メモリ容量が
約％となり、信号処理系を縮小でき、オンボード処理等
に非常に有利となる。

（発明の効果）以上説明したように本発明の２次元スキャン方式によれ
ば、従来の２次元スキャン方式に教べ、撮像効率が向上
し、撮像システムの感度が向上するとともに、スキャン
ラインの歪および像の回転が小さく、画像処理の速度を
向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のスキャン方式を説明するた
めの斜視図、第２図は本発明の一実施例のスキャン方式
による撮像面を示す図、第３図は本発明の一実施例の２
次元スキャン方式におけるミラー回転角度の変化を示す
図、第４図は本発明の一実施例の２次元スキャン方式に
係る座標系を示す図、第５図はｎ、ａ、ｂの関係を示す
ベクトル図、第６図は従来のスキャン方式を説明するた
めの斜視図、第７図は従来のスキャン方式による撮像面
を示す図である。１．１１・・・スキャンモーター、２．１２・・・チル
トモーター、３．１３・・・ミラー、４．１４・・・光
学系、５゜１５・・・光軸、６，１６・・・像回転角、
７・・・時間軸、８・・・ミラー回転角度、９，１９・
・・光学系光軸、１０・・・ミラー回転軸。

Claims

【特許請求の範囲】

光学系光軸に対して所定角度の傾きをもつ１枚のミラー
により２次元の領域を走査するスキャン方式において、
前記光学系光軸に対して垂直なミラー回転軸まわりに前
記ミラーを所定角度範囲で振動させてライン走査を行な
い、前記光学系光軸まわりに前記ミラーを所定角度傾か
せてステップ走査を行なうことを特徴とする２次元スキ
ャン方式。