JPS6252282B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、測定すべき被写体を光学的に走査す
る装置に係り、特に走査鏡を振動系が有する自己
の振動数で安定に自励振動するように構成した光
学的走査装置における始動性の向上を図るもので
ある。

温度パターンを測定する赤外線カメラは、周知
の如く被写体からの放射線をカメラの入射窓の後
方に設置されている２次元的な動きをする走査反
射鏡（以下走査鏡と称する）によつて反射すると
共に、２枚の走査鏡で構成されるカセグレイン光
学系等により赤外線検出器上に集束し、表示装置
で被写体の表面温度分布像を得る装置である。

斯かる装置に用いられる被写体を走査する手段
は、一般に歯車・カム及び電動機等から構成され
た走査機構によつて、走査鏡を振動しているが、
該走査機構はカムの回転によつて走査鏡を強制的
に振動させるため、カム等の加工精度の不良に起
因して走査鏡の振動が不安定となつたり、又走査
速度に制限を受けたり、更には装置が大型化する
等の欠点を有していた。

そこで近時、走査鏡を回転軸に取りつけ、該回
転軸と固定部材との間に弾性体を介在させ走査鏡
を振動系が有する固有振動数で自励振動させるよ
うにした走査装置が提案された。ところが斯かる
装置は自励振動させるので特に静止状態からの始
動性に問題がある。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもの
であり、以下本発明を図面に示す一実施例に基づ
き詳述する。

第１図は本発明に用いる光学的走査機構の一実
施例を示すもので、１は平面反射鏡が用いられる
走査鏡で、所望の部材（図示せず）によつて回転
軸２に固定されている。該回転軸２は枠体３の中
心の上部位置に介在された軸受４によつて回転可
能に支持されていると共に、第２図に示す如く渦
巻き状バネ５の一端と固着されている。該渦巻き
状バネ５の他端は前記枠体３の所望の位置に固定
されている。前記回転軸２の下部は結合装置６の
一方の部材６ａと固着されている。該結合装置６
の他方の部材６ｂはパルスモータ７と連結された
駆動軸８に固定されている。該パルスモータ７は
枠体３に取付けられていると共に、第３図に示す
スタートパルス発生器１２から所望の周波数のス
タートパルスが供給されている。又、前記枠体３
の所望の箇所には保持台９に載置された位置に検
出器１０は取付けられている。

該位置検出器１０は前記走査鏡１の機械的な振
動を電気量に変換するための変換器であり、一般
に周知の磁気抵抗効果素子を利用したマグネセン
サ或はモアレ縞検出器等を使用することができ
る。本発明の一実施例では、位置検出器１０とし
てマグネセンサが図示されている。該マグネセン
サは２個の磁気抵抗効果素子を直列に接続すると
共に、走査鏡１の後部に磁性体の突起物１１を取
付けることにより、該突起物１１がマグネセンサ
の前面を移動する際に生ずる磁束の差が抵抗値に
変化を与えることを利用したもので、前記突起物
１１の移動量即ち走査鏡１が振動する振幅及び周
波数に対応した電圧信号（以下、位置信号と称す
る）を検出する。

第３図は第１図に示した光学的走査機構の電気
回路の一実施例を示すもので、同図に於て、１２
は第１図に示す走査鏡１、回転軸２及び渦巻きバ
ネ５等より構成された振動系の有する固有周波数
と同一又はほぼ等しい周波数のスタートパルスを
発生するスタートパルス発生器、１３は位置検出
器１０で検出された位置信号を増幅する増幅器、
１４は前記位置信号を処理して制御信号を作成す
る制御信号作成回路で、整流回路１５と所望の基
準値が設定可能な基準信号源を備えた比較器１６
から構成されている。１７は走査ミラー１の慣性
と渦巻きバネ５の振動系が有する共振周波数で、
スタート信号と同一波形の駆動信号を発生する信
号発生回路で、位相調整回路１８、パルス幅調整
回路１９から構成されている。該位相調整回路１
８及びパルス幅調整回路１９にはそれぞれ単安定
マルチバイブレータ回路が用いられている。２０
は該駆動信号が所望のレベルに達したときに切換
信号を発生する切換信号発生器、２１は該切換信
号により作動する切換回路、２２はパルスモータ
７の励磁コイル７ａに励磁電流を供給するための
ドライブ回路で、例えばＢ電源と接地間に振幅制
御用素子、前記励磁コイル７ａ及びスイツチ素子
がそれぞれ接続されている。尚、符号２２ａは前
記スイツチ素子の入力端子を示していて、前記切
換回路２１を介して送出されるスタート信号或は
駆動信号が供給され、又符号２２ｂは前記振幅制
御素子の入力端子を示していて、制御信号作成回
路１４によつて得られる制御信号が供給されてい
る。

斯かる装置に於て、起動時にスタート信号発生
器１２から第４図ａに示すスタートパルスが切換
回路２１に供給されると、該切換回路２１は該ス
タートパルスをドライブ回路２２の入力端子２２
ａへ供給する。該スタートパルスの高レベルの半
周期（第４図ａのt₁〜t₂）において、ドライブ回路
２２は内部のスイツチ素子が駆動され、パルスモ
ータ７の励磁コイル７ａへ励磁電流を供給す
る。、該励磁電流は位置検出器１０、増幅器１３
を介して送出される位置信号を後述する制御信号
作成回路１４で処理した制御信号に応じて制御さ
れる。該励磁電流がパルスモータ７に供給される
と、パルスモータ７の回転部７ｂが回転し、該回
転により回転軸２が振動系の駆動軸８、結合装置
６の部材６ｂと６ａを介して渦巻きバネ５を収縮
する方向即ち正転方向に回転される。又前記スタ
ートパルスの低レベルの半周期（第４図ａのt₂〜
t₃）においては、ドライブ回路２２の入力端子２
２ａには信号が供給されないため、そのスイツチ
素子が不導通状態となつて該ドライブ回路２２
は、励磁コイル７ａに励磁電流を供給せず前記パ
ルスモータ７の回転を停止するが、回転軸２が渦
巻きバネ５に貯えられた復元力により逆転され
る。従つて、該回転軸２はパルスモータ７の回転
と渦巻きバネ１５の復元力との相互作用によつて
交互に正転及び逆転され、その結果、該回転軸２
に保持された走査鏡１は交互に正転、逆転されて
往復振動する。斯かる走査鏡１の復往振動は連続
的に供給されるスタート信号発生器１２のスター
トパルスによつて初期の過渡的な往復振動を経
て、パルスモータ７の回転による正転作用と渦巻
きバネ５の復元力による逆転作用とが安定な平衡
状態に達して、該走査鏡１等の振動系の慣性とバ
ネ定数で定まる共振周波数で共振し、該走査鏡１
が正弦波で振動する。

一方、走査鏡１が振動する振幅に応じた位置信
号が位置検出器１０で検出されると、該位置信号
は増幅器１３を介して各制御信号発生器１４、信
号発生器１７に供給されるが、該走査鏡１が共振
するまでの間の位置信号は、振幅が小さく、予め
所望のトリガーレベルが設定された位相調整回路
１８のトリガー点に達することができず、該位相
調整回路１８は駆動されない。しかし、走査鏡１
が共振付近に達すると、位置信号は第４図ｂに示
す如く所望のレベルを有し、更に該位置信号は、
増幅器１３によつて振幅が第４図ｃに示す如くそ
の立上りにおいて前記トリガーレベル例えばE₁
以上に増幅されて位相調整回路１８に供給される
ため、該位置信号がトリガー点を越えたときに位
相調整回路１８からは第４図ｄに示す如く一定幅
T₁のパルス信号が生じる。該パルス信号がパル
ス幅調整回路１９に供給されると、その波形の立
下りで該パルス幅調整回路１９が駆動され、その
出力側には第４図ｅに示す如く一定幅T₂のパル
ス信号が発生される。即ち、位相調整回路１８の
トリガーレベルE₁が予じめ振動系の共振時等に
おける位置信号の位相の遅れに対して設定されて
いるため、送出された位置信号は、該トリガーレ
ベルE₁を越えたときに位相調整回路１８及びパ
ルス幅調整回路１９によつてそれぞれ位相、パル
ス幅が調整されて一定幅のパルス信号（第４図
ｅ）に処理される。その結果、信号発生器１７か
らは第４図ａに示すスタートパルスと同一波形を
有するパルス信号（第４図ｅ）が得られる。該パ
ルス信号はそれぞれ切換信号発生器２０及び切換
回路２１に供給される。該切換信号発生器２０は
前記パルス信号を処理して切換信号を発生し、該
切換信号によつてこの信号と殆んど同時に切換回
路２１がスタート信号発生器１２側を不導通にし
て、信号発生器１７側を導通するため、該信号発
生器１７で得られた第４図ｅに示すパルス信号が
切換回路２１を介して駆動信号としてドライブ回
路２２の入力端子２２ａに供給される。それによ
つて、該ドライブ回路２２は起動時のスタートパ
ルスと同様に作動してパルスモータ７の励磁コイ
ル７ａに励磁電流を流入するように作動する。従
つて、位置検出器１０で検出された位置信号の出
力が信号発生器１７内のトリガーレベルE₁以上
にあると、自動的に切換回路２１によつて起動時
のスタートパルスが切換えられ、それ以後は信号
発生器１７から送出されるパルス信号が駆動信号
としてドライブ回路２２に供給されるため、斯か
る回路系は一種の発振回路を形成して走査鏡１を
振動系の自己共振周波数で振動させ得る。而し
て、該走査鏡１はドライブ回路２２に供給する電
力が非常に小さくても大きな振幅で振動させるこ
とができる。又走査鏡１の往復振動は連続的に送
出されるスタートパルスによつて起動時から共振
するまでの過程において渦渡的な振動を行つた
り、或は共振時でも振動系を構成する各部品の温
度、湿度や経時変化等により不安定な振動をする
ため位置検出器１０で検出された位置信号を制御
信号作成回路１４によつて制御信号に変換し、該
制御信号でパルスモータ７の励磁コイル７ａに供
給する励磁電流を自動的に制御することによつ
て、走査鏡１を安定に振動させる如く構成されて
いる。即ち前記位置信号が制御信号作成回路１４
に供給されていると、該位置信号は前段の整流回
路１５で直流信号に変換されて後段の比較器１６
に供給されるが、該比較器１６には予じめ所望の
基準値が設定されているため、該比較器１６は該
基準値と前記整流回路１５によつて変換された直
流信号とを比較し、その差信号を制御信号として
ドライブ回路２２の入力端子２２ｂに供給する。
従つて、該ドライブ回路２２は該制御信号の大き
さに応じた励磁電流をパルスモータ７の励磁コイ
ル７ａに供給して、該パルスモータ７の回転トル
クを自動的に制御している。例えば走査鏡１が振
動する振幅が所定値より増加した場合を考える
と、位置検出器１０で得られた位置信号はその振
幅に対応して増加するから増幅器１３で増幅され
た後、整流回路１５によつて変換された直流信号
もまたその量だけ増加する。該増加した直流信号
が比較器１６に供給されると、該比較器１６はそ
の増加分に相当する負の信号を発生し、該信号を
ドライブ回路２２の入力端子２２ｂに供給する。
該ドライブ回路２２はパルスモータ７の励磁コイ
ル７ａに供給する励磁電流を減少せしめ、その結
果該パルスモータ７の回転トルクが減少して走査
鏡１が振動する振幅は一定に保たれる。又、走査
鏡１が振動する振幅が減少した場合には上述と全
く逆の作用で、パルスモータ７の回転トルクが減
少した量だけ増加するため走査鏡１の振幅は元に
戻る。

この様に、走査鏡１の振幅が増加したときはこ
れを減少するように働き、又逆にその振幅が減少
したときはこれを増加するように働くため、該走
査鏡１は自動的に制御されて常に一定の振幅で且
つ振動系が有する固有の振動周波数が振動され
る。

尚、駆動軸８に回転力を与える駆動源としてパ
ルスモータ７のみに限定されるものではなく、本
発明では通常の電動機やコイルとマグネツトで構
成したものを用いることができる。更に、渦巻き
バネ５は通常の弾性体に置換することもできる。
更には、上述の一実施例ではドライブ回路２２は
駆動源として使用されたパルスモータ７のコイル
を１個だけ駆動する場合であつたが、２個のコイ
ルを有するものでも、各々のコイルを交互にオ
ン・オフする機能を備えたドライブ回路に置き換
えれば実施することもできる。

又、上記実施例では位置検出器を用いて走査鏡
１の変位を直接検出したが、これに限らず走査鏡
の変位に対応した信号を検出できれば良く、例え
ば回転軸の振動を検出するようにしても良い。

以上の如く本発明によれば最初振動系の有する
固有振動周波数に基づく周波数例えば固有振動周
波数と同一又はほぼ等しい周波数を有するスター
トパルスがパルスモータ７に送られて走査鏡が強
制的に振動され、振動系が共振状態に近づいて振
幅が十分大きくなつた後に信号発生回路１７にお
いて位置信号に基づいて作成された駆動信号がス
タートパルスにかえてパルスモータに送られるた
め、装置はいかなる場合でも速やかに始動され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる光学的走査機構の一実
施例図、第２図は前記第１図Ａ−Ｂの断面図、第
３図は前記第１図に示す光学的走査機構を駆動す
るための電気系統図、第４図は前記第３図の動作
説明図である。 １：走査鏡、２：回転軸、３：枠体、４：軸
受、５：渦巻きバネ、６：結合装置、７：パルス
モータ、８：駆動軸、９：台、１０：位置検出
器、１１：突起物、１２：スタート信号発生器、
１３：増幅器、１４：制御信号作成回路、１５：
整流回路、１６：比較器、１７：信号発生器、１
８：位相調整回路、１９：パルス幅調整回路、２
０：切換信号発生器、２１：切換回路、２２：ド
ライブ回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 走査鏡と、該走査鏡が取付けられ且つ回転可
   能に支持された回転軸と、一端が該回転軸に取付
   けられると共に他端が固定部材に取付けられた弾
   性体と、該回転軸に回転力を与える駆動源と、前
   記走査鏡と回転軸と弾性体とから成る振動系の固
   有振動周波数に基づいた周波数を有するスタート
   信号を発生し起動時に該スタート信号を前記駆動
   源へ供給するスタート信号発生回路と、前記走査
   鏡の変位に対応した位置信号を検出する手段と、
   該位置信号を波形整形して該位置信号と同一周波
   数で且つ該位置信号との位相関係が調節された前
   記駆動源を駆動する駆動信号を作成する手段と、
   前記位置信号の強度が所定のレベルを越えた時に
   前記駆動手段に供給される信号をスタート信号か
   ら前記信号作成手段の出力信号に切換える切換手
   段を具備したことを特徴とする光学的走査装置。