JPH0313568B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は走査する外景からの赤外線を受け
て、該赤外線を電気信号に変換する検出アレーに
送る第１の反射面、すなわち前面と、光源からの
光線を反射する第２の反射面、すなわち背面を有
し、上記光源に対して角度位置を変化する走査鏡
と、 走査鏡の上記角度位置変化に応じて、該走査鏡
の背面から反射した光線によつて走査される格子
ユニツトと、 格子ユニツトに近接配置され、該格子ユニツト
を走査する光線を受けて、走査鏡の角度位置情報
を備えた電気パルス信号に変換する光検出素子
と、 上記光検出素子と検出アレーに接続され、それ
ぞれから送出される電気パルス信号及び電気信号
を演算して所定のデータを算出する処理装置と、 上記処理装置に接続され、該処理装置によつて
算出されたデータを表示する表示装置、を有する
赤外線走査および表示装置に関する。

可動な走査鏡を用いて、観察しようとする外景
に対する走査および表示を行なうには、処理装置
によつてゆがみが極めて少く勝れた像を形成する
ためのデータを得るのに各瞬間の走査鏡の位置を
知ることが必要である。通常走査鏡の位置を正確
に検出するには、走査鏡は極めて高い精度で一定
速度で駆動されることが必要であり、該走査鏡の
往および復方向の走査を検出する２個の検出器
と、上記検出器に応動する複雑な電子回路が必要
である。しかし従来の装置では、走査鏡の速度が
ほぼ完全に変化せぬように維持することは不可能
であつた。したがつて走査鏡の速度変化があつた
場合にも、該走査鏡の位置を高い精度で検出でき
る簡単な装置の開発が要望されていた。

この発明の第１の目的は赤外線により外景を走
査しかつ表示する改良された装置を提供すること
により、第２の目的は改善された走査鏡位置検出
装置を有する赤外線走査および表示装置を提供す
ることにあり、また第３の目的は、走査速度の変
化に関らず赤外線用走査鏡の位置を精密かつ瞬間
的に検出することができる装置を有する赤外線走
査および表示装置を提供することにあり、また第
４の目的は走査鏡の位置をほぼ所望の精度で検出
できる装置を有する赤外線走査および表示装置を
提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明の装置は
次の特徴を有するように製作される。すなわち本
発明の装置は、上記格子ユニツトが、所定の幅及
び間隔を有する複数個の透明なスロツトを設けら
れていること、及び上記光源と格子ユニツトの間
に配置され、該光源からの光線の形状を定めるス
リツトと、該スリツト位置に光源からの光線の焦
点を結ばせる第１のレンズユニツトと、上記スリ
ツトを通過した光線を上記格子ユニツトのスリツ
トと同形状、同寸法に形成する第２のレンズユニ
ツトを有することと、を特徴としている。

上記のように形成されたこの発明の赤外線走査
および表示装置を用いれば、走査鏡の走査速度、
すなわち回動速度及び走査鏡の角度位置は、走査
鏡の回動速度が変化してもほぼ完全に測定するこ
とができる。従つてこの発明の装置を用いた外景
表示装置は、走査鏡の回動速度がほぼ一定に維持
されない場合にも外景の勝れた画像を表示するこ
とができる。又この発明の装置によれば、格子ユ
ニツトに設けた透明なスロツトの数を適切に選ぶ
ことにより、所望の精度で走査鏡の位置を測定す
ることができる。このような効果が得られる理由
は、次に述べる実施例の説明により明らかとな
る。

次にこの発明の実施例について説明する。第１
図に於て、走査用の鏡すなわち走査鏡１０は回転
軸１４，１６に固定され、この回転軸１４，１６
は下部では軸承２０に軸支され、モータによつて
回転される。上部の軸受およびモータはまとめて
駆動機構１８で示されている。駆動機構１８の上
記モータが駆動されると、走査鏡１０は所定の角
度往復回動し、光学ユニツト２４を介して走査鏡
１０の前面２６に送られた景色や物体等の被走査
体（以後外景と称し、第１図では符号７０で示さ
れている）の走査を行なわせる。外景７０の像は
走査鏡１０の前面２６によつて反射され、別の光
学ユニツト２５を経てたとえば検出アレー３０に
供給される。該検出アレー３０は複数個の赤外線
検出素子を含んでいる。検出アレー３０からの出
力はプリアンプ３２を経て処理装置３４に供給さ
れる。後に詳細に説明するように、処理装置３４
には走査鏡１０の角度位置を示す信号がリード３
６を介して送られる。この信号は像に生ずるひず
みを修正し像を勝れたものにする作用をするよう
に用いられる。上記処理装置３４は表示装置４０
又はこの種の装置に外景像表示用のデータを送
り、画像の表示を行なわせる。

走査鏡１０の前面２６は赤外線を反射させて外
景像を形成するのに用いられ、走査鏡１０の背面
４２は走査鏡１０の位置検出に用いられる。光源
４６には発光ダイオード（LED）が使用され、
光源４６の前方にはレンズユニツト４８および垂
直に長い長方形のスリツト５２を有するスリツト
板５０が配置されている。光源４６から放射され
た光は第１のレンズユニツト４８、スリツト５２
およびその前方に配置された第２のレンズユニツ
ト５６を経て走査鏡１０の背面４２に上記長方形
断面の光ビームを送る。この装置では上記ビーム
として赤外線および可視光線を含む多くの振動数
の光ビームが用いられる。上記背面４２反射した
上記長方形断面の光ビーム５８はパルス信号発生
用の格子ユニツト５９に投射され、走査鏡１０が
前述のように往復回動するのに従つて該格子ユニ
ツト５９に沿つて移動する。上記光ビーム５８が
格子ユニツト５９に沿つて移動すると、受光用の
大面積を有する光検出素子６０によつて一連のパ
ルス信号が形成される。このようにパルス信号が
形成されるのは、格子ユニツト５９には間隔をお
いて設けられた光ビーム５８を自由に通すスロツ
ト６１が設けられ、上記光ビーム５８がスロツト
６１を通ると、該光ビームは格子ユニツト５９の
後部に配置された上記光検出素子６０に投射され
るようになつているからである。従つて光ビーム
が格子ユニツト５９を横切つて移動すると該光ビ
ームがスロツト６１を横切る度に１個のパルス信
号が生成される。パルス信号発生用の電力は電源
８８（第２図）から光検出素子６０に供給され
る。光検出素子６０から送出されたパルス列はイ
ンタフエース回路６４に入つて整形され、リード
３６を経て、処理装置３４に送られる。インタフ
エース回路６４は上記光検出素子６０と同一基盤
上に設けられるか、又は僅かに離れた場所に設け
られる。いずれの場合にあつても、光検出素子６
０とインタフエース６４に関する漂遊容量を少く
するために近接配置するように考慮されている。

上述の動作に於て、光源４６から送出された光
の多くの部分は第１のレンズユニツト４８によつ
てスリツト５２の位置に集められ、スリツト５２
から出て広がりつつ第２のレンズユニツト５６の
方向に送り出される。第２のレンズユニツト５６
はスリツト５２からの光線を受光し走査鏡１０の
背面４２で反射される。走査鏡は所定の角度往復
して回動するようになつているので、上記背面４
２で反射した光線すなわち光ビーム５８は扇形に
振れ動き、格子ユニツト５９に設けられた透明な
スロツト６１は上記光線によつて走査される。従
つて光ビーム５８は上記スロツト６１を順次通過
して該スロツトの後に配置された光検出素子６０
を励起し、光検出素子６０は電気的なパルス信号
を順次インタフエース６４を介して処理装置３４
に送る。この場合走査鏡１０から反射された光ビ
ーム５８は格子ユニツト５９に到達する位置で、
スロツト６１と同じ寸法の長方形となるように形
成されている。換言すれば第１のレンズユニツト
４８、スリツト５２、第２のレンズユニツト５６
及び走査鏡１０は、光ビーム５８とスロツト６１
の形状及び寸法が上記のようになるように配置さ
れているのである。上記のようにスロツト６１と
スロツトの位置に到達した光ビーム５８が同形、
同寸法となるので、スリツト５２を通過した光は
無駄なく光検出素子６０を励起することができる
し、又光ビーム５８がスロツト走査する場合に光
検出素子６０から検出される出力パルスは、立上
り時間、立下り時間とも短かいものとなる。従つ
てこの出力パルスが後に説明するようにスレシヨ
ールド回路を形成するダイオード１００に供給さ
れたとき、該ダイオードの動作する電流値はほぼ
常に一定となり、以後の電気回路の動作を安定に
行なわせるのに適している。又格子ユニツト５９
に投射された光ビーム５８の横断面がスロツト６
１より大きく広がる事はないので、投射された光
が走査されていないスロツトに強く入つて、大き
なノイズを発生することは無いし、又光源４８か
ら格子ユニツト５９に到る光学系によつて、光源
４８から送出された光を集めて小さな横断面積を
有する光ビーム５８が形成されるので、光ビーム
５８は強い光ビームとなり、外景から進入する光
によつて装置の動作が乱されることはない。又格
子ユニツト５９に設けたスロツト６１は、第１図
では６個画かれているが、その数を多くすれば走
査鏡１０の角度測定を細かくすなわち精密に行な
うことができるのである。

第２図には第１図の回路のうちの一部、すなわ
ち電源８８からインタフエース６４までの回路の
詳細が示されている。図のPN接合のダイオード
１００は前述の光検出素子６０（第１図）と同じ
ものであり、ここから送出されたパルス信号は増
幅器１０２に供給される。周知のように、PN接
合形成時行なわれたドーピングにより、ダイオー
ド１００はフオトンを受けたとき電気信号を出す
ようになる。たとえば格子ユニツト５９のスロツ
ト６１の一部に光ビーム５８が進入し、Ｐ形材料
の一部だけが上記光ビームに照射された時には上
記光検出素子６０が光を検出した旨の信号を生成
しないように、ダイオード１００のPN接合には
スレシヨールドレベルI_thの値が定められ、ダイ
オード１００から出力信号を得るためには、上記
スレシヨールドレベルI_thを越すだけの電流がPN
接合に流れることが必要となつている。第２図の
波形１０６は大部分の時間I_thより高い電流値を
有しており、したがつてレベルシフタ１１０から
は符号１０８で示した出力信号すなわち「１」信
号が送出される。レベルシフタ１１０からの出力
はそのまま直列形式で使用される場合もあるが、
この実施例では処理装置３４を作動させるバイナ
リ信号に転換される。上記転換のためにインタフ
エース回路６４の中にTTL回路（トランジスタ
−トランジスタ論理回路）１１１が設けられてお
り、その出力は処理装置３４に送られる。上記論
理回路はＣ−MOS回路であつても、Ｎ−MOS回
路であつてもよい。

本発明の場合には、TTL回路１１１および処
理装置３４を用いて得られる走査鏡１０の角度位
置の情報は走査鏡１０の走査速度が変化した場合
にも、信頼性を有するものに維持される、それは
この発明に於ては、処理装置３４によつて外景を
表示するための演算を行なうパルス繰返し周波数
を、光源４６から送出され背面４２で反射した光
ビーム５８が格子を横切つて生ずる光検出素子６
０の出力パルスの繰返し周波数と同期させるよう
に形成されているからである。又更に走査鏡１０
の走査方向は、該走査方向が、格子ユニツト５９
の両端に設けられた特別配置のスロツト間で逆転
しないかぎり検出することができる。更に詳説す
れば、上記検出は光検出素子６０から送出される
パルス信号の発信が格子ユニツト５９に対する走
査の開始および終点で、所定の時間停止される
か、又は特別のコードに変換されることに基づい
て可能となるのである。光検出素子６０からのパ
ルス信号のコード化は格子の一端および他端に、
所定の間隔をおいて、たとえば２個又は３個の互
に異るコードを形成するようにスロツトを配置す
ることによつて実現される。走査鏡１０の回転方
向の検出は、上記のようなパルス信号の停止又は
コード化を利用した周知の論理回路から得られる
出力信号を処理装置３４に送出することによつて
行なうことができる。

第３図には複数個のスロツト６１を備えた格子
ユニツト５９が示されている。スロツト６１は透
明な材料で形成され、格子ユニツト５９は不透明
な材料で形成されている。格子ユニツト５９の背
後には、光ビーム５８が投射される光路に１個の
光検出素子６０が配置されている。光検出素子６
０は上述のスロツト６１のいずれを通して光ビー
ム５８が投射されたときにも、第２図に示す電気
パルス１０６を発生する。従つて第４図には、光
ビーム５８が一定の速度で格子ユニツト５９を横
切つてスイープされた場合に、光検出ユニツト６
０から送出されるパルス（電圧で示されている）
の、スイープ位置に対する配列が示されている。

第３図に示すように、格子ユニツト５９の前面
には、複数個のスロツト６１の両側の部分に、光
検出素子６０の出力パルスを前述のようにコード
化するスロツト領域６２，６３が設けられてい
る。図から判るように領域６２および６３には所
定の間隔で配置されたそれぞれ２個および３個の
スロツトが設けられている。したがつて、光検出
素子６０の出力を第１図のインタフエース６４お
よび処理装置３４を用いて演算することにより、
光ビーム５８が何時格子ユニツト５９のスロツト
列を走査し始め、何時該スロツト列の走査を終了
したかを検出することができる。勿論スロツト領
域６２で生成されるスタート側パルスコードやス
ロツト領域６３で生成されるストツプ側パルスコ
ードがスロツト６１で生成される中間パルス信号
とが混同されることのないように、走査鏡１０に
大きな速度変化を与えないようにすることが必要
である。

またスタート側すなわち走査開始側のパルスコ
ードおよびストツプ側すなわち走査終端側パルス
コードを利用する代りに、処理装置３４が周知の
クロツク回路および論理回路を用いて、光検出素
子６０からのパルス信号が所定の時間内で生じな
いことを検出し、よつて上記格子ユニツト５９を
横切るスイープの始点と終点を検出することもで
きる。

第５図には、走査鏡１０の走査速度が増減した
とき、光検出素子６０からのパルス信号の発生間
隔、換言すれば繰返し周波数が変化することを示
す図で、横軸は時間軸であり、縦軸は光検出素子
６０からのパルス信号（電圧で示されている）の
大きさを示す。上記パルス繰返し周波数の変化は
処理装置３４に供給され、処理装置３４は表示装
置４０（第１図）にビデオ信号を送る処理を行な
うことのほか、多くの演算回路を駆動するクロツ
クの速度を、光検出素子６０からのパルス信号同
期させるように制御する。更に格子ユニツト５９
のスロツト６１の巾とスロツト間の間隔を適宜に
変更し、光検出素子６０からのパルス信号に生ず
る光学的ひずみ、および装置に生ずるその他のひ
ずみの固定成分項を０に修正することができる。
このことは、よつて走査鏡１０の位置検出精度を
向上させるのに有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置全体の構成および作用
を示す斜視図、第２図はPN接合の光検出素子を
用い処理装置への出力を生成する回路のブロツク
図、第３図は光検出素子を挿入された格子ユニツ
トを示す斜視図、第４図は横軸に格子ユニツトを
横切つて走査する光ビームのスイープ位置をと
り、縦軸に電圧をとつて、光検出器から送出され
るパルス列の空間的配列を示す図、第５図は横軸
に時間をとり、縦軸に電圧をとつて、光検出素子
から送出されるパルス列の時間的配列を示す図で
ある。 １０……走査鏡、２６……前面、３０……検出
アレー、３４……処理装置、４０……表示装置、
４２……背面、４６……光源、４８……第１のレ
ンズユニツト、５０……スリツト板、５２……ス
リツト、５６……第２のレンズユニツト、５８…
…光ビーム、５９……格子ユニツト、６０……光
検出素子、６１……スロツト、６４……インタフ
エース、８８……電源、１００……ダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走査する外景からの赤外線を受けて、該赤外
   線を電気信号に変換する検出アレー３０に送る第
   １の反射面、すなわち前面２６と、光源からの光
   線を反射する第２の反射面、すなわち背面４２を
   有し、上記光源４６に対して角度位置を変化する
   走査鏡１０と、 走査鏡１０の上記角度位置変化に応じて、該走
   査鏡の背面４２から反射した光線によつて走査さ
   れる格子ユニツト５９と、 格子ユニツト５９に近接配置され、該格子ユニ
   ツトを走査する光線を受けて、走査鏡１０の角度
   位置情報を備えた電気パルス信号に変換する光検
   出素子６０と、 上記光検出素子６０と検出アレー３０に接続さ
   れ、それぞれから送出される電気パルス信号及び
   電気信号を演算して所定のデータを算出する処理
   装置３４と、 上記処理装置３４に接続され、該処理装置によ
   つて算出されたデータを表示する表示装置４０、 を有する赤外線走査および表示装置に於て、 上記格子ユニツト５９は、所定の幅及び間隔を
   有する複数個の透明なスロツト６１を設けられて
   いること、 及び上記光源４６と格子ユニツト５９の間に配
   置され、該光源からの光線の形状を定めるスリツ
   ト５２と、該スリツト位置に光源からの光線の焦
   点を結ばせる第１のレンズユニツト４８と、上記
   スリツト５２を通過した光線を上記格子ユニツト
   ５９のスリツトと同形状、同寸法に形成する第２
   のレンズユニツト５６を有すること、 を特徴とする赤外線走査および表示装置。 ２ 上記格子ユニツト５９のスロツト６１は、ほ
   ぼ長方形状に形成され、又上記スリツト５２はほ
   ぼ垂直方向に延びた長方形状に形成され、光源４
   ６からの光線の進路に位置するように、スリツト
   板５０に配置されていること、 を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。 ３ 光検出素子６０から送出された電気パルス
   は、該電気パルスの波形を整形するインタフエー
   ス６４を介して処理装置３４に供給されること、 を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。 ４ 上記インタフエース６４は、上記処理装置３
   ４に、光検出素子からのしきい値を越える電気パ
   ルスのみを送るスレシヨールド用のダイオード１
   ００を有すること、 を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の装
   置。