JPS5815766B2 - ソウサコウガクケイ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電磁波、特に可視光あるいは熱線を放射してい
る物体を光学的に走査する装置に関し、高速走査及び高
い走査効率で走査することを可能としたものである。

従来より走査光学系としては種々の方式が知られている
が、高速走査及び高い走査効率をもつ走査光学系は機械
的、光学的にも困難な点が多い。

例えば、第９図に示すようにミラードラムを回転して走
査する回転方式の走査光学系は機械的に比較的容易に高
速が得られる。

しかしながら、走査する位置での光束径が太きいと光束
がクランないようにミラードラムの反射面の面積を太き
くしなければならず、この為にミラードラムの回転に対
応して常に物体を走査することができなくなってくる。

たとえば、第９図においてはミラードラムの１つの反射
面が回転中心Ｏに張る角度が９０度であるにもかかわら
ず走査に費やされるミラードラムの回転角はωとなり、
この角度ωは９０度よりかなり小さいものとなる。

すなわち、ミラードラムの回転する角度と実際の走査に
使われる回転角度との比が大きくとれなくなってくる。

この為にミラードラムを回転させて走査する方法は一般
に走査効率が低くなる傾向がある。

走査効率を向上させるためにミラー面数を増すことが考
えられるが、ミラー面数を増すと光学系が大型になるの
で使用上扱い難くなる欠点が派生する。

一方、１枚のミラーを振動させて走査する振動方式は、
一般に高い走査効率が得られるが高速走査するために、
ミラーを高速に振動させるには、機械的に困難な点が多
い。

本発明は上述の欠点の改良した、走査光学系の提供を目
的とするもので、その特徴とするところは円筒の外周に
沿って放物形の一部をしたミラー面をもつ軸支された変
形回転ミラードラムと厚さが連続的に変化する円形回転
プリズムとを同期して回転することにより、高速走査お
よび高い走査効率の走査を可能にしたものである。

以下、本発明の一実施例を説明する。

第１図で、１０は被走査物体（不図示）からの放射線で
ある。

また１１は対物レンズで、放射線１０を変形回転ミラー
ドラム１２の例えばミラー面１２ｍ上の一点に結像させ
る。

１３は円形回転プリズムで、１３ａはプリズムの厚さの
一番厚い点で、１３ｂは薄い点である。

このプリズムの作用は後に詳述する。

１４はリレーレンズで、円形回転プリズムを射出した放
射線を受光手段１５の受光面に結像させる。

２２は、変形回転ミラードラム１２を回動するための駆
動手段であり、２３は円形回転プリズム１３を回動する
ための１駆動手段である。

２４は、同期調整回路で、駆動手段２２と２３０回動状
態を調整する作用をし、図示の如くミラードラム１２が
４枚のミラー面で構成されている時には、回転プリズム
１３０回転速度はミラードラムの回転速度の４倍となる
。

なお対物レンズ１１は左右に振動して変形回転ミラード
ラム１２による走査方向と垂直方向の走査を行う。

前記変形回転ミラードラム１２を更に説明する。

第２図で１２に、１２１，１２ｍ、１２ｎは４枚のミラ
ー面であり、同図においては４枚のミラー面の場合を示
したが、必ずしも４枚に限られるものではない。

各ミラー面は二次曲線の一部をなすもので、これについ
ては以下に説明する。

０１−０２はミラードラム１２０回転軸、第３図はミラ
ードラムの平面図である。

同図において、斜線で示した部分に相当する角度γが実
際の走査に使用される角度である。

同図では、反射面が４枚であるから一方向を走査するた
めの１枚の反射面、例えば反射面１２ｒｎが回転中心０
に張る角は９０度である。

第３図においては、走査に使用される角度γを９０度に
近く、走査に使用されない角度γ′を小さくすることは
、第２図で明らかのように例えば、反射面１２ｍの回転
中心０１−０２に張る角を９０度近くにすることによっ
て容易に達成することができる。

従って、本発明では容易に高い走査効率が得られる。

第４図Ａと第４図Ｂはミラードラム１２の一尺射面の光
束の反射する状態を示す説明図である。

第４図Ａと第４図Ｂにおいて、対称レンズ１１に入射し
たビーム１０ば直線１−１′上に結像する。

このとき走査する光束の主光線が対称レンズ１１０元軸
を基準にして、主光線の傾きが±θ度の間にあり、且つ
反射ビームの反射方向が光軸とαの傾きの場合には１つ
のミラー面の傾きをせればよい。

本実施例の場合αは４５°である。

そしてミラー面上の反射点１２ａ、１２ｂ、１２ｃ等の
傾き状態を示すと第４図Ｂのようになる。

同図においてミラードラムの円周方向の距離に相当する
値Ｘはミラードラムの回転速度に応じ、回転軸方向の高
さｙは光束の傾きθに応じて決定されており、この様な
反射点での接線の集合としてミラー面の反射曲面が決め
られている。

従ってミラードラムの回転にともなう反射点の位置はＸ
方向については常に１−１’の位置にあるのに対し、Ｘ
方向については１−１′上を移動する。

このＸ方向の反射点の移動にともなう光路長の変動を補
正するために設けられたのが、円形回転プリズム１３で
ある。

第５図は、第１図に示した円形回転プリズム１３を示し
、矢印の方向はミラードラムで反射した光束がこのプリ
ズムを透過する際の主光線を示している。

また０１−０２は回転軸で、第６図はこの円形回転プリ
ズムを展開したところの概略図を示している。

次に、第７図を第８図の円形回転プリズムの展開図を用
いて光路長の変動を補正する原理を説明する。

同図において、プリズムの底面から反射点までの距離が
ｈｌとｈ２（ｈ２〉ｈｌ）と言う様に異なっている場合
に、プリズムの厚さを制御することにより第７図におい
て点１２ｂからの光束は１２ｂ′から、第８図の点１２
ａからの光束は１２ａ′から、あたかも発散している様
になる。

この時点１２ａ′と１２ｂ′のプリズム底面からの距離
をプリズム厚を制御することによって等しくＨとするこ
とができる。

従って、プリズム底面から反射点までの距離ｈｉが変化
しても、プリズムの厚さをこれに合わせて変化させるこ
とにより、虚の反射点は常に一定の距離Ｈの位置に保た
れるものである。

このように回転プリズムの厚さ過変化をミラードラムの
反射面の反射点の変動に対応して与えておけば、常にミ
ラードラム上の反射点を受光手段１５上に結像させるこ
とができる。

以下、本実施例の作用を説明すると、物体上の一点から
発散された光束は、対物レンズ１１によって結像する。

これらの結像は、ミラードラム１２のミラー面により順
次走査され、このミラー面による反射光束は回転プリズ
ム１３のプリズム面に入射する。

その際、物体からの主光線はミラーの傾きにより結像面
の一点即ち物体上の一点からの光束となるので、順次物
体の一方向が走査されることになる。

回転プリズム１３を通過した光束は、光路長補正されて
すべて同一の距離から反射された如くなり、リレーレン
ズ１４を介して受光手段１５上に結像させることが可能
となるものである。

また、変形回転ミラードラムによる物体面の走査方向と
垂直な方向の走査の走査速度は、ミラードラムの走査速
度に比べてかなり遅くとも良いので、対物レンズ１１を
振動させて容易に走査することができる。

以上の如く本発明は特殊な曲面を持ったミラー面を有す
るミラードラムと反射点の変動を補正するプリズム系の
組み合わせにより、高速度でしかも高い走査効率の走査
を可能にした優れた光学系である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図。 第２図は本発明の実施例に係る変形回転ミラードラムの
斜視図、第３図はその平面図、第４図Ａと第４図Ｂは本
発明の実施例の一部分の構成を説明するための説明図。 第５図は本発明の実施例に係る円形回転プリズムの、斜
視図、第６図はその展開図、第７図と第８図は本発明の
円形回転プリズムの作用を説明するための図、第９図は
従来の回転方式による走査の説明図。 図中、１１……対称レンズ、１２……変形回転ミラード
ラム、１３……円形回転プリズム、１４……リレーレン
ズ、１５……受光手段、２４……同期回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 種々の角度で入射する各々の放射線を同一方向へ反
   射させる反射手段と、前記反射手段による反射した放射
   線が導びかれる際に、前記各々の放射線の前記反射手段
   の反射点の位置の変動を連続的に厚さの変化するプリズ
   ムを通過させて光学的に補正する補正手段を介し、前記
   反射手段と前記補正手段を同期させて物体を走査するこ
   とを特徴とする走査光学系。