JPS6023544B2 - 光学的走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ‘ａ｝ 発明の技術分野 本発明は光学的走査装置の改良に関し、特に振動する走
査鏡の振幅の変化をパルス幅の変化として検出して走査
鏡の振動を安定化した光学的走査装置に関するものであ
る。

【ｂｌ 従来技術と問題点 赤外線映像装置は周知のように狭い瞬時視野で対象物を
光学的に走査し、走査系通過後の赤外線を赤外線検知器
に入射して光電変換することにより映像信号を得ている
。

この光学的走査は通常平面鏡を走査鏡として回転軸上で
振動させることにより行なわれる。従ってこの走査鏡の
振動に伴う振幅は常に一定の値でなければならない。し
かしながら、振動系に対する外乱あるいは平面走査鏡の
駆動手段けの入力信号の誤差などにより前記のように走
査鏡の振幅を一定の値に維持することは困難である。所
謂オープンループ制御では平面鏡の振幅を一定の値に維
持することは不可能に近い。従って、従来は走査鏡の振
動を検出しこの検出結果により駆動手段に対する信号を
変化する所謂クローズドループ制御によって走査鏡の振
幅を一定の値に維持することが行われている。第１図は
かかるクローズドループ制御を採用した従来の光学走査
装置の系統図を示す。回転軸となる振動子１はその一端
が固定されてねじり振動を行い、この振動に伴い振動子
１に固定された平面走査鏡２が振動して光走査を行う。
振動子１には更に鉄片３が固定されており、駆動手段と
してのソレノィドコィル４に周期的パルス電圧を印加し
て鉄片を吸引することにより振動子１を該電圧の周期と
等しい周期で駆動する。このパルスの周期は駆動信号発
生器１１によって制御される。一方、走査鏡２の振幅は
振幅検出器５で振幅に応じた電圧値として検出され、該
検出信号は検波回路６により半波あるいは全波整流され
、ローパスフィルタ７により平滑化されて比較器８に入
力される。該比較器８ではこの検出信号の値と基準信号
発生回路９からの基準電圧の値との比較が行われ、その
差の値は制御回路１０‘こ供野合される。制御回路１０
ではこの値により駆動信号発生器１１からの信号の値を
変化せしめる。このようにして平面鏡２の振幅が反映さ
れた駆動信号は増幅器１２を介してコイル４に供Ｖ給さ
れる。因に走査鏡２の振幅が規定値よりも小さくなると
比較器８の出力値が小となって制御回路１０は駆動信号
の値を増加し、反対に振幅が規定値よりも大きくなると
比較器８の出力値が大となるためで制御回路１０は駆動
信号の値を減少するために走査鏡の振幅は一定に制御さ
れる。しかし、従来のこのような制御系では走査鏡の振
幅を電圧値として検出しているために、検波回路６、ロ
ーパスフィルタ７などの回路が必要になり回路構成が複
雑になる。

また特にローパスフイルタ７の充放電に伴う時間遅れに
より応答速度を向上できない他、回路構成が雑なために
経時劣化が温度変化による影響が大きいなどの欠点を有
している。‘ｃー 発明の目的 本発明は前記の欠点を解消すべく案出されたもので、ね
じり振動子を使用した光学走査装置における回路構成の
簡素化と、応答速度の向上並びに制御動作の安定化を目
的とするものである。

‘ｄ’発明の構成簡単に述べると本発明は、要するに走
査鏡の振動振幅を検出信号の電圧値として捕えるのでは
なくパルス信号のパルス幅として得ることを要旨とする
ものである。

すなわち本発明による光学的走査装置は、電磁駆動手段
を具えた回転軸の一端を固定して該回転軸の一部に走査
鏡を取り付け、前記電磁駆動手段を所定周期の駆動信号
で駆動して上記回転軸をねじり運動せしめることにより
上記走査鏡を振動せしめるようにした構成において、振
動機構の一部に遮光体を取りつけ、該遮光体を挟んで光
源と受光素子を相対せしめて配置することにより前記走
査鏡の振動振幅に対応したパルス幅を有する制御パルス
信号を得、かつ該制御パルス信号で断続制御される充放
電回路を設けて当該パルス信号対応の不連続部を有する
充放電波形を発生させ、更に該充放電回路の出力電圧波
形を前記不連続部を含むタイミングにおいて前記駆動信
号の時間幅に対応したパルス状の基準駆動信号によりス
イッチングし、該スイッチングされた出力信号電圧に基
づいて上記電磁駆動手段を駆動するようにしたことを特
徴とするものである。‘ｃ’発明の実施例 以下、第２図以下の図面を参照して本発明の好ましい実
施例について説明する。

第２図は本発明による光学的走査装置の一実施例を示す
系統図であり、第３図は第２図における要部の詳細を示
す回路図であり、第１図と同等の部分は同一符号で示し
てある。

平面走査鏡２には遮光体例えば金属の薄板（以下ブレー
ドという）１３が具備されている。

このブレード１３は走査鏡２の振動により発光素子１４
と受光素子１５の間を通過し、受光素子１５に対して遮
光を行う。受光素子１５は波形整形および増幅回路１６
に接続されている。すなわち、発光素子１４、受光素子
１５、回路１６は走査鏡２の振幅パルス信号のパルス幅
に変換する振幅−パルス幅変換回路６１を構成する。な
お、このパルス信号のパルス幅はブレード１３によって
発光素子からの光が遮られる時間によって定まるが、本
発明の場合当該パルス信号の時間幅は走査鏡２の振動周
期の１′沙〆下にしておくことが必要で、そのような相
対的関係位置にブレード１３と発光・受光素子を配置す
る。振幅−パルス幅変換回路６１からの制御パルス信号
は制御回路１０川こ入力されている。

この制御回路１００１こは基準駆動信号発生器１１１か
らの基準駆動信号が入力されている。基準駆動信号は所
定の周期をもったパルス状の信号であり、この基準駆動
信号により後述のようにして、前記制御パルス信号に対
応する信号をスイッチングし増幅器１２を介してソレノ
ィドコィル４を駆動する。次ぎに、第３図および第４図
に沿ってその動作を説明する。

なお第４図は第３図各部の信号波形を示し、第３図中の
符号Ａ−Ｆ点の信号が第４図ａ−ｆの波形に対応してい
る。走査鏡２が第４図ａのように振動することにより、
受光素子１５を構成する光トランジスター５への入射光
がプレード１３によって断続される。

トランジスタ１５のコレクタは増幅・整形用のトランジ
スタ１７のベースに接続しているのでトランジスタ１７
のコレク夕霞圧は走査鏡２の振動にともなって第４図ｂ
のように変化する。すなわち、発光・受光素子が一定位
置に固定されていて、かつブレード１３が第４図ａの破
線Ｌを越えた振れ角で発光・受光素子間を遮光するもの
とする。走査鏡２の振動振幅の変化は結局トランジスタ
１７のコレクタから得られるパルス信号のパルス幅の変
化として検出され、振幅が大きくなる程プレード‘こよ
る遮光時間が長くなるのでパルス幅も広いものとなる。
このようにして振幅−パルス幅変換回路６１かＺら得ら
れた検出信号は、本発明の場合制御パルス信号として次
の制御回路１００を構成するトランジスタ１８のベース
に入力している。

制御回路１００はコンデンサＣＩを主体とした充放電回
路を含み、前記トランジスタ１８はこの充放電回路をＺ
断続する作用をなす。つまり、トランジスタ１８は前記
制御パルス信号により導通・非導通、状態の繰り返すの
で、非導適状態ではコンデンサＣＩは抵抗Ｒ１，Ｒ２を
介して充電され、導通、枕態では抵抗Ｒ１、トランジス
タ１８を介して放電され、２結果としてトランジスタ１
８のコレクタ側に連なるココンデンサＣＩのＣ点の電圧
は制御パルス信号の幅に対応した不連続部と持って第４
図ｃのように変化する。なお抵抗ＲＩ／Ｒ２は利得調整
のために半固定になっている。 ２以上
のような充放電回路の出力側にはコンデンサＣＩの非接
地側端子をスイッチングするトランジスタ１９が接続さ
れ、そのベースには基準駆動信号発生器１１からのパル
ス状の基準駆動信号（第４図ｄ参照）が入力している。
そしてこの基準駆動信号のパルスは上記制御パルス信号
による充放電圧の不連続部を含んだタイミングで発生さ
れている。かくして、充放電回路の出力はこのトランジ
スタ１９によって基準駆動信号に応てスイッチングされ
トランジスタ１９のェミツ夕の電位は第４図ｅのように
充放電波形の不連続部を含んだ形で変化する。つまり第
４図ｅから明らかなように制御回路１００の出力側Ｅ点
には、走査鏡の振動振幅が大きくなる程、放電時の波形
の落ち込みの大きいパルス電圧が得られる。従って、こ
の出力を駆動電圧としてソレノィド４に供聯合すれば、
各パルス波形の面積に応じて発生する電磁ェネルギが異
なり、かつ前述のように走査鏡の振動振幅が大きくなる
ほど不連続部の軍圧の落ち込みが大きくなって駆動力が
減ることになるので、振動振幅を一定にするような制御
が自動的になされることになる。

勿論この場合、Ｅ点の出力波形を第２図に示した増幅器
１２で更に増幅してから電磁ソノィド４に供総合するよ
うにしてもよい。ところで第２図に示したように単一の
電磁ソレノィド４によってねじり振動子１からなる回転
軸を駆動する場合は、上述のように第３図Ｅ点の出力を
そのまま利用すればよいのであるが、別の構成として振
動子に付設した鉄片を左右から交互に吸引してねじり振
動を与えるよう２組の電磁ソレノィドを用いる場合があ
る。

このような駆動方式を探る場合、本発明においては、第
３図に示した制御回路ブロ１００の出力側に更にブロッ
ク５０で囲んだ駆動回路を付加すれば良い。この駆動回
路は、制御回路１００のＥ点の出力（第４図ｅ）から直
流分をカットするためのコンデンサＣ２を含み、交流出
力の正お半波はダイオードＤＩを介して一方のソレノィ
ド４ａに加え、負の半波は逆方向のダイオードＤ２をか
し、して他方のソレノィド４ｂに加えるようにしてある
。第４図ｆはコンデンサＣ２を通してレベルシフトした
駆動信号波形を示し、代表的に斜線を付した正の波形部
分ｆａが一方のソレノィド４ａに供給され、同じく代表
的に斜線を付した負の波形部分ｍが他方のソレノイド４
ｂに供給されるわけである。この場合のゼロレベルは正
負の波形部分ｆａとｆｂの面積が略均等となる位置にく
るので、一対のソレノィド４ａと４ｂは交互に均等に駆
動されることになる。そしてこの駆動信号波形には前述
のように走査鏡の振動振幅の大きさが反映されていて振
幅が大きくなれば駆動波形が小さくあるような制御がな
されるので、振動振幅を常に一定に維持することが可能
夕となる。‘０ 発明の効果 さて、以上説明したように本発明によれば、‘１｝ 走
査鏡の振動振幅の大きさをパルス信号のパルス幅として
検出したことにより従来のように０ 検波回路、ローパ
スフィルタ、基準電圧発生回路、比較回路が不要となり
帰還制御のための回路構成が簡単となる。

【２１ 特にローパスフィルタを帰還系に含まないので
応答速度を向上でき、走査鏡の振動振幅の変化を迅速に
修正することができる。

ｔ３｝ 帰還系を構成する回路部品の点数が少ない他、
走査鏡の振幅変化を信号パルスの時間幅で検出するよう
にしているので、振幅変化を電圧レベルとして検出する
方式に比べて検出素子や回路素子の経時劣化及び温度変
化による特性変化を減少することができる。

など多くの利点を有し、特に赤外線像を撮影するための
光学走査装置に適用して走査鏡の走査振動を安定化する
上に極めて有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従釆の光学走査装置の系統図、第２図は本発明
に係る光学走査装置の系統図、第３図は第２図における
振幅−パルス幅変換回路６１および制御回路１００の詳
細を示す回路図、第４図は第３図におけるブレードの動
きおよび各部の信号の波形を示すタイムチャートである
。 図中、１はねじり振動子、２は平面走査鏡、１３はブレ
ード、１４は発光素子、１５は光トランジスタよりなる
受光素子、１１１は駆動信号発生器、１００は制御回路
路、５０は付加駆動回路、６１は振幅ーパルス幅変換回
路である。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電磁駆動手段を具えた回転軸の一端を固定して該回
   転軸の一部に走査鏡を取り付け、前記電磁駆動手段を所
   定周期の駆動信号で駆動して上記回転軸をねじり運動せ
   しめることによつり上記走査鏡を振動せしめるようにし
   た構成において、振動機構の一部に遮光体を取り付け、
   該遮光体を挾んで光源と受光素子を相対せしめて配置す
   ることにより前記走査鏡の振動振幅に対応したパルス幅
   を有する制御パルス信号を得、かつ該制御パルス信号で
   断続制御される充放電回路を設けて当該パルス信号対応
   の不連続部を有する充放電波形を発生させ、更に該充放
   電回路の出力電圧波形を前記不連続部を含むタイミング
   において前記駆動信号の時間幅に対応したパルス状の基
   準駆動信号によりスイツチングし、該スイツチングされ
   た出力信号電圧に基づいて上記電磁駆動手段を駆動する
   ようにしたことを特徴とする光学的走査装置。