JPH0973040A - 赤外線装置の走査駆動方法及び走査駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 赤外線装置の走査駆動方法及び走査駆動装置
に関し、経済的に且つ高精度で走査鏡を駆動する。 【解決手段】 赤外線検知器８に赤外線を走査入力する
走査鏡２と、この走査鏡２を走査駆動する駆動モータ３
と、走査鏡２の走査位置を検出する位置センサ４と、駆
動モータ３を駆動するサーボ回路とを有し、アナログ・
サーボ方式により走査鏡２を走査駆動する赤外線装置に
於いて、走査鏡２の所定の走査角度を検出する角度セン
サ５と、この角度センサ５の検出信号により走査鏡２の
走査角速度を求め、基準走査角速度に対する誤差が零と
なるように、サーボ回路６に補正信号を加える角速度判
定回路７とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線検知器に赤
外線を走査入力する走査鏡を有する赤外線装置の走査駆
動方法及び走査駆動装置に関する。赤外線検知器は、検
知素子を二次元配列とした構成も知られているが、単一
素子又は一次元配列素子の構成が比較的多く採用されて
いる。このような単一又は一次元配列の検知素子からな
る赤外線検知器を用いた場合、走査鏡によって赤外線を
走査入力することになる。この場合の走査鏡の走査角度
や走査角速度が変化すると、表示画像に歪みが生じる。
従って、走査鏡の高安定度の駆動が必要となる。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来例の説明図であり、アナログ
・サーボ方式による場合を示し、３１は表示装置、３２
は走査鏡、３３は駆動モータ、３４はアナログの位置セ
ンサ、３６はサーボ回路、３８は赤外線検知器、３９は
増幅器、４０は走査変換回路、４１はＴＤＩ（Ｔime Ｄ
elay and Ｉntegration）方式の要部を示し、４２は多
素子の赤外線検知器、ＰＡは前置増幅器、ＤＬは遅延回
路である。

【０００３】赤外線検知器３８に赤外線を走査入力する
走査鏡３２を、駆動モータ３３の回転軸に直結し、その
回転位置を検出する位置センサ３４を設け、回転位置を
示すアナログの検出信号をサーボ回路３６に加える。時
間の経過に従った走査鏡３２の走査位置を予め設定して
あるから、位置センサ３４により検出した位置との誤差
分を求めて、駆動モータ３３に加える駆動信号を補正す
る。即ち、駆動モータ３３と位置センサ３４とサーボ回
路３６とを含むサーボ・ループにより、走査鏡３２が走
査駆動される。

【０００４】又駆動モータ３３は、例えば、ガルバノメ
ータと同様な構成を有し、サーボ回路３６により、例え
ば、一方向には一定の走査角速度に従って回動され、こ
の期間の走査鏡３２により赤外線検知器３８に走査入力
された赤外線が電気信号に変換され、増幅器３９により
増幅され、走査変換回路４０により走査変換されて、表
示装置３１に表示される。又他方向には高速で元の位置
に復帰し、この復帰期間が表示装置３１に於ける表示の
帰線期間となる。従って、走査鏡３２は鋸歯状波形に従
って駆動されることになる。この走査鏡３２の走査角度
範囲は、通常は数度程度である。

【０００５】又赤外線検知器３８は、単一の素子又は一
次元配列素子により構成され、単一素子の場合は、走査
鏡３２による走査方向と直交する走査方向の走査鏡が設
けられて、二次元走査が行われる。又一次元配列素子の
場合は、図示のように、走査鏡３２による走査が行われ
る。この赤外線検知器３８からの検出信号は、増幅器３
９により増幅されて走査変換回路４０に入力され、表示
装置３１の表示走査に従った走査方式に変換される。そ
れによって、表示装置３１に走査鏡３２と赤外線検知器
３８とによる撮像赤外線映像が表示される。

【０００６】又ＴＤＩ方式は、多素子の赤外線検知器４
２の各素子対応に前置増幅器ＰＡと遅延回路ＤＬとを接
続し、遅延回路ＤＬを走査方向に従った順序で接続し、
最終段の出力信号を走査変換回路４０に加える。このＴ
ＤＩ方式に於いては、或る被写体のポイントについて、
赤外線検知器４２の各素子から走査速度に従って順次同
一の検出信号が出力されるから、遅延回路ＤＬにより走
査速度に従った遅延時間を各素子の検出信号に与えて合
成するものである。従って、解像度を低下させることな
く、Ｓ／Ｎを著しく向上できるものである。

【０００７】又前述の位置センサ３４は、回転位置に対
応したアナログの検出信号を出力するもので、各種の構
成が知られている。又ディジタル信号として出力するロ
ータリエンコーダ等による位置センサを用い、ディジタ
ル処理により駆動モータ３３を制御するディジタル・サ
ーボ方式も知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】駆動モータ３３によっ
て走査駆動される走査鏡３２の走査角度は、光学レンズ
系の制約によって、前述のように数度程度の微小角度が
採用されている。又撮像フレームレートは、表示装置３
１の表示フレームレートと通常は一致させるものである
から、表示装置３１としてテレビモニタを用いる場合、
フレームレートは約６０Ｈｚとなる。従って、走査鏡３
２は、微小角度範囲を高速走査する必要がある。その為
には、位置センサ３４により走査鏡３２の位置を高速度
で検出し、サーボ回路３６により駆動モータ３３を制御
する必要がある。

【０００９】又サーボ方式としては、前述のように、デ
ィジタル・サーボ方式とアナログ・サーボ方式とがあ
り、何れか一方が採用されることになるが、ディジタル
・サーボ方式は、各種の利点があるが、高分解能で且つ
高速動作のロータリエンコーダ等の位置センサを必要と
し、このような位置センサは、大型且つ高価である欠点
がある。

【００１０】これに対して、アナログ・サーボ方式は、
アナログの検出信号を出力する位置センサが比較的小型
であり、且つ安価である利点がある。しかし、このアナ
ログの検出信号を出力する位置センサは、温度や湿度等
の環境の変化や、経年変化によって検出感度が変化する
問題がある。従って、位置センサの検出感度の変化に対
応してサーボ回路１６の再調整を行うことが考えられる
が、赤外線装置としての保守作業が煩雑となる問題があ
る。又検出感度の変化を補償する感度補償回路を設ける
ことが考えられるが、それによるコストアップとなる問
題がある。

【００１１】又走査鏡３２の走査角度又は走査角速度が
変化すると、表示装置３１に表示する赤外線画像は走査
方向に歪みが生じる。例えば、走査角度が基準値より小
さくなった時又は走査角速度が基準値より大きくなった
時は、表示装置３１には、走査方向に拡大されて表示さ
れる。反対に、走査角度が基準値より大きくなった時又
は走査角速度が基準値より小さくなった時は、走査方向
に縮小されて表示される。従って、走査駆動が安定でな
い場合は、走査鏡３２の走査角度又は走査角速度が変化
し、それによる表示画像の歪みの問題がある。

【００１２】又ＴＤＩ方式を適用した場合、走査鏡３２
の走査角速度が変化すると、遅延回路ＤＬの遅延時間に
対する誤差により、赤外線検知器４２の各素子の検出信
号は被写体の同一のポイントについて合成されないこと
になり、更に隣接する素子の検出信号が含まれる場合が
あるから、Ｓ／Ｎの劣化と共に解像度の劣化が生じる問
題がある。本発明は、経済的に且つ高精度で走査鏡を駆
動することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の赤外線装置の走
査駆動方法は、図１を参照して説明すると、（１）赤外
線検知器８に赤外線を走査入力する走査鏡２の走査位置
を、アナログの位置センサ４によって検出して、アナロ
グ・サーボ方式により走査鏡２を駆動制御する赤外線装
置の走査駆動方法に於いて、走査鏡２の所定の走査角度
を検出し、この走査角度の検出信号により角速度判定回
路７等により走査鏡２の走査角速度を求め、この走査角
速度が基準走査角速度となるように、走査鏡２を駆動制
御するものである。

【００１４】（２）又走査鏡２の所定の２個所の走査角
度を検出し、この２個所の走査角度の検出信号の時間間
隔を基に走査角速度を求め、この走査角速度が基準走査
角速度となるように、走査鏡２を駆動制御することがで
きる。

【００１５】（３）又赤外線検知器８に赤外線を走査入
力する走査鏡２と、この走査鏡２を駆動する駆動モータ
３と、走査鏡２の走査位置を検出するアナログの位置セ
ンサ４と、このアナログの位置センサ４の検出信号に基
づいて駆動モータ３を制御するサーボ回路６とを備えた
赤外線装置に於いて、走査鏡２の少なくとも２個所の走
査角度を検出する角度センサ５と、この角度センサ５の
検出信号の時間間隔によって走査鏡の走査角速度を求
め、この走査角速度が基準走査角速度となるように補正
信号をサーボ回路６に加える角速度判定回路７とを備え
ている。又１は光学系のレンズ、９は増幅器、１０は走
査変換回路である。

【００１６】角度センサ５は、例えば、赤外線波長とは
異なる波長の発光素子と受光素子とを含み、例えば、走
査鏡２の所定の走査角度の時に、発光素子からの光が受
光素子に反射入力する構成として、その所定の走査角度
を検出することができる。その検出信号を角速度判定回
路７に加えて、検出信号の時間間隔によって走査鏡２の
走査角速度を求め、この走査角速度と基準走査角速度と
を比較し、誤差が零となるような補正信号をサーボ回路
６に加える。それによって、サーボ回路６から駆動モー
タ３に加える駆動信号が補正され、走査角速度は基準走
査角速度となるように制御される。従って、アナログ・
サーボ方式に於ける位置センサ４の感度変化を補正し
て、走査鏡２を高精度で走査駆動することができる。

【００１７】

【実施の形態】図２は本発明の実施例の説明図であり、
１１はレンズ、１２は走査鏡、１３駆動モータ、１４は
アナログの位置センサ、１５Ａ，１５Ｂは角度センサ、
１６はサーボ回路、１７は角速度判定回路、１８は赤外
線検知器、１９は増幅器、２０は走査変換回路、２１は
表示装置である。

【００１８】走査鏡１２と駆動モータ１３と位置センサ
１４とは従来例と同様に機械的に接続されている。又走
査鏡１２の回動位置を検出した位置センサ１４の検出信
号はサーボ回路１６に加えられ、走査鏡１２の基準走査
位置に対する誤差が零となるように、駆動モータ１３の
駆動信号が制御され、駆動モータ１３によって走査鏡１
２が実線と点線とで示すように回動振動のように駆動さ
れる。

【００１９】又赤外線検知器１８からの検出信号は増幅
器１９により増幅されて、走査変換回路２０に入力され
る。この走査変換回路２０は、例えば、増幅器１９の増
幅出力信号を所定のサンプリングクロックによってサン
プリングしてディジタル信号に変換してメモリに一時格
納し、表示装置２１の表示走査に従ってメモリから読出
すことにより、走査変換することができる。この走査変
換した信号を表示装置２１に加えることにより、赤外線
画像が表示される。

【００２０】又走査鏡１２の少なくとも２個所の走査角
度を検出できるように、角度センサ１５Ａ，１５Ｂを設
ける。これらの角度センサ１５Ａ，１５Ｂは、例えば、
赤外線とは異なる波長の光を発生する発光素子と、その
光を検出する受光素子とを組合せ、発光素子からの光を
走査鏡１２に入射し、所定の走査角度に於いて走査鏡１
２から反射して受光素子に入射する構成として、所定の
走査角度を検出することができる。

【００２１】又この実施例に於いては、走査鏡１２の赤
外線の反射面と同一の反射面を利用して所定の走査角度
を検出するものであるが、走査鏡１２の裏面を利用して
走査角度を検出するように角度センサ１５Ａ，１５Ｂを
配置することも可能である。又１個の角度センサによっ
ても走査鏡１２の走査角速度を検出できるが、実施例の
ように少なくとも２個の角度センサ１５Ａ，１５Ｂを用
いることにより、正確に且つ容易に走査角速度を求める
ことができる。

【００２２】図３は本発明の実施例の動作説明図であ
り、上側は横軸を時間、縦軸を角度として示し、走査鏡
１２は、実線のＳ１の特性で走査駆動される場合を基準
とすると、位置センサ１４の感度が高くなると、位置セ
ンサ１４のアナログの検出信号レベルは、所定の角度位
置以前に於いて所定の角度位置に到達した場合と同一の
レベルとなるから、サーボ回路１６は、一点鎖線のＳ２
の特性で走査駆動することになる。反対に、位置センサ
１４の感度が低くなると、位置センサ１４のアナログの
検出信号レベルは、所定の角度位置を超えた時に所定の
角度位置に到達した場合と同一のレベルとなるから、サ
ーボ回路１６は、点線のＳ３の特性で走査駆動すること
になる。

【００２３】そこで、中心から−θの角度位置を所定の
走査角度として、角度センサ１５Ａにより検出するよう
に構成し、又中心から＋θの角度位置も所定の走査角度
として、角度センサ１５Ｂにより検出するように構成す
る。即ち、所定の２個所の走査角度を検出する。

【００２４】実線Ｓ１の基準特性で走査鏡１２が走査駆
動される場合、角度センサ１５ＡによりＡ１で示すよう
に検出信号が得られ、又角度センサ１５ＢによりＢ１で
示すように検出信号が得られる。その場合の所定の走査
角度の検出信号の時間間隔はＴ１となる。又この時の走
査角を基準走査角とする。

【００２５】又位置センサ１４の感度が高くなり、走査
鏡１２が一点鎖線Ｓ２の特性で走査駆動される場合、角
度センサ１５ＡによりＡ２で示すように検出信号が得ら
れ、又角度センサ１５ＢによりＢ２で示すように検出信
号が得られ、このＡ２，Ｂ２の検出信号の時間間隔はＴ
２（＞Ｔ１）となる。この場合、検出信号レベルが高く
なる傾向であるから、走査角は小となる。

【００２６】反対に、位置センサ１４の感度が低くな
り、走査鏡１２が点線Ｓ３の特性で走査駆動される場
合、角度センサ１５ＡによりＡ３で示すように検出信号
が得られ、又角度センサ１５ＢによりＢ３で示すように
検出信号が得られる。このＡ３，Ｂ３の検出信号の時間
間隔はＴ３（＜Ｔ１）となる。この場合、検出信号レベ
ルが低くなる傾向であるから、走査角は大となる。

【００２７】角速度判定回路１７は、角度センサ１５
Ａ，１５Ｂの検出信号の時間間隔Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を基
に走査鏡１２の走査角速度を求めることができる。そし
て、Ｔ１を基準走査角速度とすると、位置センサ１４の
感度が高くなった場合は、ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１＞０の誤差
が生じる。そこで、ΔＴ→０となるような補正信号を形
成してサーボ回路１６に加える。それによって、サーボ
回路１６は、位置センサ１４の感度が高くなっても、基
準値の場合の同様な走査角度及び走査角速度で走査鏡１
２を走査駆動することができる。

【００２８】又位置センサ１４の感度が低くなった場合
は、ΔＴ＝Ｔ３−Ｔ１＜０の誤差が生じる。そこで、Δ
Ｔ→０となるような補正信号を形成してサーボ回路１６
に加える。従って、サーボ回路１６は、位置センサ１４
の感度が低くなっても、基準値の場合と同様な走査角度
及び走査角速度で走査鏡１２を走査駆動することができ
る。

【００２９】前述の角速度判定回路１７は、例えば、角
度センサ１５Ａの検出信号によって起動するタイマ、又
はクロックのカウントを開始するカウンタを設け、角度
センサ１５Ｂの検出信号によってタイマによる時間計
測、又はカウンタのカウント内容による時間計測によ
り、時間間隔Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を求め、予め基準値Ｔを
設定し、その基準値との差分を求める比較回路等を設
け、その差分に対応した補正信号をサーボ回路１６に加
える比較的簡単な論理回路によって構成とすることがで
きる。或いは、プロセッサの演算機能によって実現する
ことも可能である。

【００３０】又前述の実施例は２個の角度センサ１５
Ａ，１５Ｂを設けた場合を示すが、３個以上の角度セン
サを設けて、走査鏡１２の走査角速度を更に細かく判定
することも可能である。又赤外線の反射面を利用し、赤
外線検知器１８の検出感度の赤外線波長と異なる波長の
光を利用して、走査鏡１２の所定の走査角度を検出する
場合を示すが、赤外線の反射面と反対側を利用する場合
は、赤外線を含む任意の波長の光を利用することができ
る。又角度センサ１５Ａ，１５Ｂは、発光素子と受光素
子との句合わせ構成した場合を示すが、この構成の角度
センサを利用することも勿論可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、アナロ
グ・サーボ方式により走査鏡２の走査駆動を行うことに
より、小型且つ安価な位置センサ４を用いることが可能
となり、走査鏡２の走査駆動装置の小型化と経済化とを
図ることができる利点がある。又走査鏡２の所定の角度
位置を角度サンサ５により検出し、角速度判定回路７に
より走査鏡２の角速度を求め、基準走査角速度との誤差
に対応した補正信号をサーボ回路６に加えることによ
り、位置センサ４の感度変化を補償し、常に正確且つ安
定に走査鏡２を駆動することができるから、表示される
赤外線画像の歪みを抑圧できる利点がある。又ＴＤＩ方
式を適用した場合も、位置センサ４の感度変化によるＳ
／Ｎの劣化及び解像度の劣化を回避できる。従って、高
品質の赤外線画像を安定に表示できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の実施例の説明図である。

【図３】本発明の実施例の動作説明図である。

【図４】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１ レンズ ２ 走査鏡 ３ 駆動モータ ４ 位置センサ ５ 角度センサ ６ サーボ回路 ７ 角速度判定回路 ８ 赤外線検知器 ９ 増幅器 １０ 走査変換回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 幹泰 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 竹野井 清 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線検知器に赤外線を走査入力する走
   査鏡の走査位置を検出して、アナログ・サーボ方式によ
   り該走査鏡を駆動制御する赤外線装置の走査駆動方法に
   於いて、 前記走査鏡の所定の走査角度を検出し、該走査角度の検
   出信号により該走査鏡の走査角速度を求め、該走査角速
   度が基準走査角速度となるように、前記走査鏡を駆動制
   御することを特徴とする赤外線装置の走査駆動方法。
2. 【請求項２】 前記走査鏡の所定の２個所の走査角度を
   検出し、該走査角度の検出信号の時間間隔を基に走査角
   速度を求め、該走査角速度が基準走査角速度となるよう
   に、前記走査鏡を駆動制御することを特徴とする請求項
   １記載の赤外線装置の走査駆動方法。
3. 【請求項３】 赤外線検知器に赤外線を走査入力する走
   査鏡と、該走査鏡を駆動する駆動モータと、該走査鏡の
   走査位置を検出するアナログ位置センサと、該アナログ
   位置センサの検出信号に基づいて前記駆動モータを制御
   するサーボ回路とを備えた赤外線装置に於いて、 前記走査鏡の少なくとも２個所の走査角度を検出する角
   度センサと、 該角度センサの検出信号の時間間隔によって前記走査鏡
   の走査角速度を求め、該走査角速度が基準走査角速度と
   なるように補正信号を前記サーボ回路に加える角速度判
   定回路とを備えたことを特徴とする赤外線装置の走査駆
   動装置。