JPH01315716A - 走査光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概藍〕 回転ポリゴンミラーにて水平方向及び垂直方向の視野走
査を行ない、垂直方向に複数並設された受光素子からな
る光検知器にて回転ポリゴンミラ−からの反射光を受光
して画像を得る１１１１置に関し、 走査線数を減らすことなく受光素子数を少なく構成でき
ることを目的とし、 ｎ個の受光素子を少なくとも垂直方向に並設して構成さ
れた光検知器と、夫々異なる倒れ角をもつに而のミラー
面を有する回転ポリゴンミラーと、夫々異なる倒れ角を
もつ（Ｋ−１＞面のミラー面を有する回転ポリゴンミラ
ーとを垂直り向に同一回転軸上に重ねられており、該２
つの回転ポリゴンミラーを同一面速度で同一方向に夫々
回転制御される２段型回転ポリゴンミラーとを有してな
り、２つの回転ポリゴンミラーの各ミラー面の組合せで
Ｋｘ（Ｋ−１）段の垂直走査を行ない、ｎｘＫＸ（Ｋ−
１）本の走査線数を得る構成とし、垂直。

水平走査中心位置において視野からの入射光軸とミラー
からレンズへの反射光軸とが互いに平行となる位置にレ
ンズを配置し、レンズの主点をミラー面に近接させ、更
に、上記２段のポリゴンミラーのうち大きな倒れ角をレ
ンズ側のポリゴンミラーに割当て、小さな倒れ角を視野
側のポリゴンミラーに割当て、ミラー面上での像高を小
さくする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、回転ポリゴンミラーにて水平方向及び垂直方
向の視野走査を行ない、！Ｉ＋直方白方向数並設された
受光素子からなる光検知器にて回転ポリゴンミラーから
の反射光を受光して画像を得る搬像装置に関する。

このような構成の搬像装置では、受光集子数が多くなる
と各受光素１間の特性ばらつきを電気的に補正すること
が困難になり、測置上にむらを生じる。そこで、受光素
子を少なく構成すればこのような不都合をなくせるが、
このようにすると走査線数が少なくなって望ましくない
。このために、走査線数を減らすことなく受光素子数を
少なく構成できる走査光学系が必要である。

〔従来の技術〕

第４図は従来の走査光学系の一例の構成図を示す。同図
において、夫々異なる倒れ角をもつミラー面１ａ〜１ｄ
を設けられた回転ポリゴンミラー１の回転（モータ７に
よる）によって視野２の水平方向及び垂直方向の走査が
行なわれ、回転ポリゴンミラー１からの反射光は集光レ
ンズ３を介して！！！直方同方向数並設された受光素子
４ａからなる光検知器４に入り、ここで、電気信号に変
換されて画像が１９られる。この場合、回転ポリゴンミ
ラー１のミラー面数をＮ、受光素子４ａの数をｍとする
と、走査線数は、 Ｎ　ｘ　ｍ　　　　　　　　　　　　　　　（１）とな
る。

このような走査光学系では、一般に、集光レンズ３の主
平面３ａ上に瞳位置（主点＞３ｂが存在し、一方、ミラ
ー面１ａ〜１ｄ上に水平及び垂直方向の走査位置５が存
在する。又、このような走査光学系の構造上、瞳位置３
ｂと走査位置５とを一致させることはできないので、ミ
ラー面１ａ〜１ｄ上に像高ｈ２が存在することになる。

そこで、受光素子４ａの各々の間隔をｄ＋とすると、光
検知器４の像高ｈ１は、ｈ＋　＝（ｊ＋　Ｘ（ｍ−１）
となる。又、集光レンズ３の焦点距離をｆＬ、集光レン
ズ主平面３ａからミラー面１ａ〜１ｄまでの距離を２１
とすると、ミラー面上の像高ｈ２は、 ｈｚ　＝　（２＋　／ｆｌ　）ｘｈＩ ＝　（２＋　／ｆｔ　）　・ｄ＋　　・（ｍ−１）　　
（２）となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ここで、第４図に示す視野２の垂直１ノ向走査ブロツク
２＋　、２２間に生じる歪について考えてみる。第４図
に示す如く、視野ブ「１ツク２＋　、２２に対する夫々
の光束６＋　、６２は重なって形成され、第５図に示す
如く、各ブロック間に象高ｈ２に比例した大きさの重な
り部８（斜線）及び隙間部９（斜線）を生じる。この場
合、走査位置５から距Ｍ　ｆｌ　２だけ離れた視野位置
２ａにおいて重なり部８、隙間部を生じないようにミラ
ー面１ａ〜１ｄの倒れ角を設定すると、遠視万位１２ｂ
においては、 視野角ΔωＩよｈ２／Ｉ１２ の歪（隙間部）を生じ、一方、距離に２以内の範囲では
近視野になる程歪（重なり部）が大きくなる。

このように、従来装置は視野位置によっては歪を発生し
、高品質の画像を得ることができない問題点があった。

又、受光素子４ａの数が多いため、その各々に特性のば
らつぎがあるとこのばらつきを電気的に補正することが
困難となり、画像上のむらとなって影響が現われる問題
点があった。

ここで、第５図において説明したような歪を低減するた
めには、ミラー面上の像高ｈ２を小さくすればよい。像
高ｈ２を決定する前記０式のうら、之１．ｆＬは光学系
部品の配置及びサイズの点で制約があり、又、ｄｌは光
検知器４のサイズに制約があるので、これらの値は余り
変えることはできない。

そこで、走査ブロック数を増やすことにより、走査線数
を減らすことなく、受光素子数を減らし、像ｍ　ｈ　２
を小さくすることが考えられる。このようにするには、
第４図に示す従来装置では、回転ポリゴンミラー１のミ
ラー面数を増やす必要があるが、ミラー面数を増やすと
回転ポリゴンミラ−１全体のサイズが人ぎくなり、好ま
しくない。

ところで、第５図で説明したような歪をなくすには、第
６図に示すような受光素子を１個のみ設けられた光検知
器１０を用いればよい。このものは、同じ倒れ角をもつ
ミラー面１１ａへ・１１ｄを設けられた回転ポリゴンミ
ラー１１の回転（モータ１２による）によって、視野１
３の水平方向の走査が行なわれ、回転ポリゴンミラー１
１からの反射光は垂直走査ミラー１４にて反射され、集
光レンズ１５を介して光検知３１０に入る。この場合、
垂直走査ミラー１４はモータ１５にてミラー面１１ａ〜
１１ｄの対応毎に振動され、視野１３を垂直方向に走査
する。

この走査光学系では、垂直方向走査を第４図に示す走査
光学系のようにミラー面ではなく垂直走査ミラー１４に
よって行なっており、単一の受光素子で構成される光検
知器１０で受光するようにしているので、第５図で説明
したような歪をなくすことができる。然るにこのもので
は、同じ時間内に第４図に示す装置と同じ走査線数を得
るためには、モータ１２を第４図に示す装置のモータ７
のｍ倍（第４図に示す受光素子数）の回転数で回転させ
ることが必要であり、実際にはモータの回転数の制限に
よってこのようにはできず、走査線数が少なくなる問題
点があった。又、第６図に示すものは、垂直走査ミラー
１／１１モータ１６等の垂直走査用振動ミラー（ガルバ
ノメータ）が必要であり、装δが人形化する問題点があ
り、更に、垂直走査ミラー１４では直線的な垂直走査と
なってしまい、第４図に示すような複数の受光素子を用
いた走査光学系には適用できず、第４図に示すようなパ
ラレル走査を実現できない問題点があった。

本発明は、走査線数を減らすことなく受光素子数を少な
く構成できる走査光学系を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理図を示す。同図中、４０は光検知
器で、ｎ個の受光素子４０ａを少な（とも垂直方向に並
設して構成される。４４は２段型回転ポリゴンミラーで
、夫々異なる倒れ角をもつに面のミラー面４１ａを有す
る回転ポリゴンミラー４１と、夫々異なる倒れ角をもつ
（Ｋ−１）面のミラー面４２ａを有する回転ポリゴンミ
ラー４２とを垂直方向に同一回転＠４３上に重ねられて
おり、該２つの回転ポリゴンミラー４１．４２を同一面
速度で同一方向に夫々回転制御される。

上記２つの回転ポリゴンミラー４１．４２の各ミラー面
４１ａ、４２ａの組合せでＫｘ（Ｋ−１）段の垂直走査
を行ない、ｎＸＫＸ（Ｋ−１）本の走査線数を得る。ま
た、垂直、水平走査中心位置において視野からの入射光
軸とミラーからレンズ２７への反射光軸とが互いに平行
となる位ηにレンズ２７を配置し、レンズの主点３　ｂ
、をミラー面に近接させ、更に、上記２段のポリゴンミ
ラーのうち大きな倒れ角をレンズ側のポリゴンミラ−４
１に割当て、小さな倒れ角を視野側のポリゴンミラー４
２に割当て、ミラー面上での＠高を小さくする。

〔作用〕

Ｋ面の回転ポリゴンミラー４１と（Ｋ−１）面の回転ポ
リゴンミラー４２とを同一面速度で同一方向に回転させ
ると、１回転毎に上下ミラー面の組合せがずれてゆき、
ミラー面の組合せ数だけ貸なるミラー面倒れ角の組合せ
が（りられ、ＫＸ　（Ｋ−１）段の垂直走査を行なうこ
とができる。受光素子４０ａの垂直方向の並設数をｎと
すると、ｎｘＫｘ（Ｋ−１）水の走査線数を１！ｌ？る
ことができる。これにより、走査線数を減らすことなく
受光集子数を少なく構成でき、また、大きな垂直走査角
をもつレンズ側ポリゴンミラー４１の像＾が最ら小さく
なるような光学系の配置であるので、従って、遠視野及
び近視野によって生じる歪も低減でき、高品質の画像を
得ることができる。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例の構成図を示す。同図中、２
０は６面のミラー面を右する回転ポリゴンミラー、２１
は５面のミラー面を有する回転ポリゴンミラーで、同一
回転軸２５上に重ねて設けられている。回転ポリゴンミ
ラー２０はモータ２２、回転ポリゴンミラー２１はモー
タ２３にて同一面速度（つまり、モータ２２の回転速Ｉ
σがモータ２３のそれより遅い）で同一１ノ向に位相ず
れなく回転するようにモータコントローラ２４にて回転
制御される。回転ポリゴンミラー２０及び回転ポリゴン
ミラー２１の夫々のミラー面は、第３図に示す如く、回
転軸２５に夕・１して４５°の倒れ角を有して取イ・」
けられている。回転ポリゴンミラー２０の６つのミラー
面２０ａ−・２Ｏｆは夫々前なるミラー面倒れ角を為し
ており、同様に、回転ポリゴンミラー２１の５つのミラ
ー面２１ａ〜２１ｅも夫々前なるミラー面倒れ角を有し
ている。

２段のポリゴンミラーのうち、大きなミラー倒れ角をレ
ンズ側のポリゴンミラー２０に割当て、小さなミラー倒
れ角を視野側のポリゴンミラー２１に割当てている。

第２図中、２６は視野、２７は集光レンズ、２８は例え
ば４×４の受光素子からなるマトリクス型光検知器であ
る（光検知２はマトリクス型でなく、第４図に示すよう
な垂直方向に並列されたものでもよく、いずれにしても
、垂直方向の受光素子数は例えば４鯛とされている）。

レンズ２７は、垂直、水平走査中心位置において、視野
２６からの入射光軸とミラーからレンズ２７への反射軸
が互いに平行となる位置に設けられている。

２９は信号処理回路で、光検知器２８からの電気信号を
映像信号となるように処理する。３０はモニタ受像機で
、信号処理回路２９からの映像信号をモニタ受像する。

ここで、２段型回転ポリゴンミラーの動作原理を第３図
と共に説明する。同図において、視野２６からの入射光
３１は５面回転ポリゴンミラー２１（面数をに−１とす
る）から６面回転ポリゴンミラー２０（面数をＫとする
）にて反射され、集光レンズ２７を介して光検知器２８
の１つの受光素子に入る。この場合、回転ポリゴンミラ
ー２０．２１を同一面速度で同一１Ｊ向に回転させると
（回転速度はに−１：Ｋ）、１回転毎に回転ポリゴンミ
ラー２０のミラー面と回転ポリゴンミラー２１のミラー
面との組合せがずれてゆき、両面の組合せ数（ＫＸ　（
Ｋ−１）　）だけ異なるミラー倒れ角の組合せを得るこ
とができ、つまり、（ＫＸ　（Ｋ−１）　）段の手直走
査を行なうことができる。本実施例では６Ｘ５＝３０段
の垂直走査を行なうことかできる。このように、２段型
回転ポリゴンミラーは、夫々のミラー面の回転によって
視野２６を水平走査する一方、回転ポリゴンミラー２０
．２１のミラー面の組合せによって視野２６を垂直走査
する。

この走査光学系は、第４図の単・−の回転ポリゴンミラ
ーと同様に、ミラー面の倒れ角を選定することによって
任意の角度に垂直走査を設定できる。

第３図において、回転ポリゴンミラー２０のミラー面２
０ａのミラー面倒れ角をψ１１回転ポリゴンミラー２１
のミラー面２１ａのミラー面倒れ角をψ２とすると、垂
直走査角φＶは、ψＶ−ψ２−ψ１となる。なお、第３
図中、角度は全て、左廻りを正とする。ここで、垂直走
査角ψＶは任意に設定できるので、第２図に示すように
垂直方向に４個（ｎ個）の受光素子をもつ光検知器２８
と組合せることにより、 ｎｘＫｘ（Ｋ−１）　　　　　　　　　０本の走査線数
を得ることができる。第２図に示す実施例では、４ｘ６
ｘ５−１２０本の走査線数を得ることができる。

一方、ミラー面数Ｋが第４図に示す装置の回転ポリゴン
ミラーのミラー面数Ｎと同じで、走査線数も同じだとす
ると、（１）式と０式とを等しいとおいて、（１）式の
ＮをＫとおき、従って、本発明における素子数ｎは従来
装置の素子数ｍに比してｎ＝ｍ／に−１に減らすことが
できる（つまり、従来の約１／に減らすことができる）
。このとき、ミラー面上の像高ｈ２′は、 ｈ′　２　＝ （ｆｌ＋　　／ｆｅ　）　　・ｄ＋　　（（ｍ／に−１
）　　・−１）となり、第４図において説明した歪を低
減することができる。逆に、ｎ＝ｍの場合は、歪を増加
することなく走査線数を従来のに一１倍に増やすことが
できることになる。

又、本発明のように受光素子数を少なく構成すれば、受
光素子の各々に特性のばらつきがあってもこれを電気的
に補正することができ、画像上にむらを生じるのを防ぐ
ことができる。

なお、第２図に示すように、垂直方向及び水平方向に夫
々４つの受光素子を設（プられた光検知器２８を用いて
いるので、信号処理回路２ってＴＤ■（時間遅延積分）
を行なうことができ、信号のＳＮ比を改善できる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば、走査線数を減らす
ことなく垂直方向の受光素子数を減らすことができ、更
にミラー面上での像高を最も小さくでき、これにより、
画像歪を低減することができ、又、受光素子数を少なく
できるので受光素子間の特性のばらつきを容易に電気的
に補正でき、画像むらを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の・一実施例の構成図、第３図は２段型
回転ポリゴンミラーの動作原理説明図、 第４図は従来例の・−例の構成図、 第５図は垂直方向走査のブロック間の歪を示す図、 第６図は従来例の他の例の構成図である。 図において、 ２０は６面回転ポリゴンミラー、 ２０ａ〜２０ｆはミラー面、 ２１は５面回転ポリゴンミラー、 ２１ａ〜２１ｅはミラー面、 ２２．２３はモータ、 ２４はモータコントローラ、 ’２５．４３は回転軸、 ２６は視野、 ２７は集光レンズ、 ２８はマトリクス型光検知器、 ２９は信号処理回路、 ４０は光検知器、 ４０ａは受光素子、 ４１はに面回転ポリゴンミラー、 ４１ａはミラー面、 ４２は（Ｋ−１）面回転ポリゴンミラー、４２ａはミラ
ー面、 ４４は２段型回転ポリゴンミラー を示す。 従来の走査光学系の一例の構成図 垂直方向走査のブロック間の歪を示す図第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転ポリゴンミラーにて水平方向及び垂直方向の視野走
   査を行ない、垂直方向に複数並設された受光素子からな
   る光検知器にて該回転ポリゴンミラーからの反射光を受
   光する走査光学系において、ｎ個の受光素子（４０ａ）
   を少なくとも垂直方向に並設して構成された光検知器（
   ４０）と、夫々異なる倒れ角をもつｋ面のミラー面（４
   １ａ）を有する回転ポリゴンミラー（４１）と、夫々異
   なる倒れ角をもつ（ｋ−１）面のミラー面（４２ａ）を
   有する回転ポリゴンミラー（４２）とを垂直方向に同一
   回転軸（４３）上に重ねられており、該２つの回転ポリ
   ゴンミラー（４１）（４２）を同一面速度で同一方向に
   夫々回転制御される２段型回転ポリゴンミラー（４４）
   とを有してなり、上記２つの回転ポリゴンミラー（４１
   ）（４２）の各ミラー面（４１ａ）（４２ａ）の組合せ
   でＫ×（Ｋ−１）段の垂直走査を行ない、ｎ×Ｋ×（Ｋ
   −１）本の走査線数を得るよう構成し、垂直、水平走査
   中心位置において視野からの入射光軸とミラーからレン
   ズ（２７）への反射光軸とが互いに平行となる位置にレ
   ンズ（２７）を配置し、レンズの主点（３ｂ）をミラー
   面に近接させ、更に、上記２段のポリゴンミラーのうち
   大きな倒れ角をレンズ側のポリゴンミラー（４１）に割
   当て、小さな倒れ角を視野側のポリゴンミラー（４２）
   に割当て、ミラー面上での像高を小さくしたことを特徴
   とする走査光学系。