JPH06160757A - 小視野角走査を得る為の方法及び小視野角スキャナ - Google Patents
小視野角走査を得る為の方法及び小視野角スキャナInfo
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- JPH06160757A JPH06160757A JP5179379A JP17937993A JPH06160757A JP H06160757 A JPH06160757 A JP H06160757A JP 5179379 A JP5179379 A JP 5179379A JP 17937993 A JP17937993 A JP 17937993A JP H06160757 A JPH06160757 A JP H06160757A
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- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/129—Systems in which the scanning light beam is repeatedly reflected from the polygonal mirror
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Abstract
(57)【要約】
【目的】所望の高い走査速度を達成することが出来ると
ともに、適切な数のファセットを有した多面ホイールに
おける従来の寸法要求にはさらされることがない小視野
角走査を得る為の方法及び小視野角スキャナを提供する
ことである。 【構成】複数のファセット14,14´,14´´を含
み走査手順に従い回転し第1のファセット14上に光束
24が入射されるポリゴン走査ホイール12と、第1の
ファセットから反射された光束32を実質的に転換する
両凸レンズ18と、転換された光束をポリゴン走査ホイ
ールの第2のファセット14´´上に向かわせる反射鏡
20と、を備えており、第2のファセットから反射され
た光束36が第1のファセットから反射された光束32
の方向とは実質的に反対の方向において走査される。
ともに、適切な数のファセットを有した多面ホイールに
おける従来の寸法要求にはさらされることがない小視野
角走査を得る為の方法及び小視野角スキャナを提供する
ことである。 【構成】複数のファセット14,14´,14´´を含
み走査手順に従い回転し第1のファセット14上に光束
24が入射されるポリゴン走査ホイール12と、第1の
ファセットから反射された光束32を実質的に転換する
両凸レンズ18と、転換された光束をポリゴン走査ホイ
ールの第2のファセット14´´上に向かわせる反射鏡
20と、を備えており、第2のファセットから反射され
た光束36が第1のファセットから反射された光束32
の方向とは実質的に反対の方向において走査される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は大略的にはスキャナに関
係しており、より詳細には、高速度と小視野角の為のポ
リゴン走査ホイールと拡大装置とを組み込んだスキャナ
に関係している。
係しており、より詳細には、高速度と小視野角の為のポ
リゴン走査ホイールと拡大装置とを組み込んだスキャナ
に関係している。
【0002】
【従来の技術】例えば前方監視集積赤外レーダ画像形成
システムの如きある画像獲得システムにおいては、比較
的大きな画像化された光景の中の可能性のある標的位置
の詳細な走査を行うことがしばしば望まれる。
システムの如きある画像獲得システムにおいては、比較
的大きな画像化された光景の中の可能性のある標的位置
の詳細な走査を行うことがしばしば望まれる。
【0003】一般的にこれらの小さな標的位置は多数の
標的位置を含む全体の光景の小さな部分であるので、非
常に早い走査能力を有した小視野角走査を組み込むこと
が望まれている。高速度の走査と小視野角の両者の適切
な合体は、従来の走査システムにおいてこれまでのとこ
ろ達成されていない。
標的位置を含む全体の光景の小さな部分であるので、非
常に早い走査能力を有した小視野角走査を組み込むこと
が望まれている。高速度の走査と小視野角の両者の適切
な合体は、従来の走査システムにおいてこれまでのとこ
ろ達成されていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した如く、十分に
高い走査速度を達成することが必要である。一般には、
これらの走査速度を達成するにはポリゴン型スキャナま
たは音響光学スキャナを使用することが望まれている。
ポリゴン走査ホイールにおいては、走査された視野の角
寸法がポリゴン走査ホイールの有しているファセットの
数と逆の関係にある。それ故に、従来の技術では、小視
野角の為に非常に多数のファセットが求められていた。
さらに、単一のファセット上に照射して走査の両端近傍
のぼけを緩和する為には、ある最小数の入射光束直径が
求められている。少なくともこれら2つの条件の結果故
に、非常に狭い視野を有した走査装置の為の走査ホイー
ルの直径は必然的に大きくなる。音響光学スキャナにお
いても寸法の抑制が問題になっており、さらには音響光
学スキャナの光伝達が一般的に不適切である。
高い走査速度を達成することが必要である。一般には、
これらの走査速度を達成するにはポリゴン型スキャナま
たは音響光学スキャナを使用することが望まれている。
ポリゴン走査ホイールにおいては、走査された視野の角
寸法がポリゴン走査ホイールの有しているファセットの
数と逆の関係にある。それ故に、従来の技術では、小視
野角の為に非常に多数のファセットが求められていた。
さらに、単一のファセット上に照射して走査の両端近傍
のぼけを緩和する為には、ある最小数の入射光束直径が
求められている。少なくともこれら2つの条件の結果故
に、非常に狭い視野を有した走査装置の為の走査ホイー
ルの直径は必然的に大きくなる。音響光学スキャナにお
いても寸法の抑制が問題になっており、さらには音響光
学スキャナの光伝達が一般的に不適切である。
【0005】この発明は上記事情のもとでなされ、この
発明の目的は、所望の高い走査速度を達成することが出
来るとともに、適切な数のファセットを有した多面ホイ
ールにおける従来の寸法要求にはさらされることがない
小視野角走査を得る為の方法及び小視野角スキャナを提
供することである。
発明の目的は、所望の高い走査速度を達成することが出
来るとともに、適切な数のファセットを有した多面ホイ
ールにおける従来の寸法要求にはさらされることがない
小視野角走査を得る為の方法及び小視野角スキャナを提
供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】複数のファセッ
トを有したポリゴン走査ホイールを組み込み上述した目
的を達成する為の走査システムが開示されている。この
走査ホイールは画像化すべき所望の光景を走査する為に
所定の速度で回転される。画像化を行う為に、一般的に
は照射源からの光束がポリゴン走査ホイールの1つのフ
ァセット上に照射される。その光束は上記ファセットか
ら反射され副光学系を介して方向づけられる。この副光
学系は特に光束を転換してポリゴン走査ホイールのもう
1つのファセット上を照射するよう再度方向づけする。
光束が転換された後に光束をポリゴン走査ホイールの第
2のファセット上に方向づけることにより、第2のファ
セットのおかげによる完全な光学系の走査方向が第1の
ファセットのおかげによる光学系の走査方向とは反対の
方向になる。上記副光学系は走査方向を転換するばかり
でなく、第2のファセットからの走査が第1のファセッ
トからの走査を完全に抹消しないよう走査方向が転換さ
れる。画像化されるべき光景から反射された戻り光は光
束の通路を再度たどる。当初の走査の小さな部分は残っ
ているので、光景の小さな角度の走査が実現される。
トを有したポリゴン走査ホイールを組み込み上述した目
的を達成する為の走査システムが開示されている。この
走査ホイールは画像化すべき所望の光景を走査する為に
所定の速度で回転される。画像化を行う為に、一般的に
は照射源からの光束がポリゴン走査ホイールの1つのフ
ァセット上に照射される。その光束は上記ファセットか
ら反射され副光学系を介して方向づけられる。この副光
学系は特に光束を転換してポリゴン走査ホイールのもう
1つのファセット上を照射するよう再度方向づけする。
光束が転換された後に光束をポリゴン走査ホイールの第
2のファセット上に方向づけることにより、第2のファ
セットのおかげによる完全な光学系の走査方向が第1の
ファセットのおかげによる光学系の走査方向とは反対の
方向になる。上記副光学系は走査方向を転換するばかり
でなく、第2のファセットからの走査が第1のファセッ
トからの走査を完全に抹消しないよう走査方向が転換さ
れる。画像化されるべき光景から反射された戻り光は光
束の通路を再度たどる。当初の走査の小さな部分は残っ
ているので、光景の小さな角度の走査が実現される。
【0007】この発明の走査システムの第1の型におい
ては、光学系が2つの走査反射光の間に配置された拡大
副光学系を含んでいる。この拡大副光学系は光束を転換
するとともに拡大または縮小し、そして対応して光束の
走査の角度を転換するとともに縮小または拡大する。も
しも光束が拡大により変更されなければ、第2の反射光
は第1の反射光により創出された走査を完全に抹消して
しまう。とはいうものの、第1の反射光はポリゴンスキ
ャナから反射された時に拡大されるかまたは縮小される
ので、第2の走査角は拡大の量の数値だけ当初の走査角
よりも大きくなるかまたは小さくなる。この結果、走査
の小さな部分は抹消されない。それ故に、取り扱うこと
が出来ない程たくさんの数のファセットを有した大きな
直径のホイールを必要とすることなく全体の光景の小さ
な部分を速かに走査することが出来る。
ては、光学系が2つの走査反射光の間に配置された拡大
副光学系を含んでいる。この拡大副光学系は光束を転換
するとともに拡大または縮小し、そして対応して光束の
走査の角度を転換するとともに縮小または拡大する。も
しも光束が拡大により変更されなければ、第2の反射光
は第1の反射光により創出された走査を完全に抹消して
しまう。とはいうものの、第1の反射光はポリゴンスキ
ャナから反射された時に拡大されるかまたは縮小される
ので、第2の走査角は拡大の量の数値だけ当初の走査角
よりも大きくなるかまたは小さくなる。この結果、走査
の小さな部分は抹消されない。それ故に、取り扱うこと
が出来ない程たくさんの数のファセットを有した大きな
直径のホイールを必要とすることなく全体の光景の小さ
な部分を速かに走査することが出来る。
【0008】また、2つのファセットからの反射光の間
の拡大副光学系の使用を除けば上述したのと同様な第2
の型の走査システムが開示されており、光束を転換しそ
の視準(collimation)の程度、即ち光束の収束または発
散の量、を変更する副光学系が使用されている。完全な
光学系の標的位置において発生された走査の量は個々の
スキャナ反射における視準の程度に依存しており、その
結果として第2のファセットにおける反射により引き起
こされた走査は第1のファセットにおける反射により引
き起こされた走査よりも大きくなるか、または小さくな
る。この転換は反対方向において行なわれる2つの走査
を生じさせ、そして小さな部分を除く全てが抹消され
る。
の拡大副光学系の使用を除けば上述したのと同様な第2
の型の走査システムが開示されており、光束を転換しそ
の視準(collimation)の程度、即ち光束の収束または発
散の量、を変更する副光学系が使用されている。完全な
光学系の標的位置において発生された走査の量は個々の
スキャナ反射における視準の程度に依存しており、その
結果として第2のファセットにおける反射により引き起
こされた走査は第1のファセットにおける反射により引
き起こされた走査よりも大きくなるか、または小さくな
る。この転換は反対方向において行なわれる2つの走査
を生じさせ、そして小さな部分を除く全てが抹消され
る。
【0009】第3には小さな角度の走査を達成する方法
もまた開示されている。この第3の教えにおいても、光
束がポリゴン走査ホイールの1つのファセットで反射さ
れ、ポリゴン走査ホイールの2番目のファセット上に向
かい再度方向づけられる。とはいうものの、光束が2つ
の反射の間で拡大される上述した第1のシステムまたは
2つの振れの間の光束の焦点状態が変更される上述した
第2のシステムとは異なり、この光学系では2つの走査
が略、正確にではない、反対の方向に向けられている。
言い換えれば、第1のファセットが一つの方向における
走査を生じさせ、第2のファセットが実質的に反対の方
向における走査を生じさせる。2つの走査は互いを全く
抹消せず、第1及び第2の走査に対して実質的に直交す
る方向における小さな角度の走査を残す。
もまた開示されている。この第3の教えにおいても、光
束がポリゴン走査ホイールの1つのファセットで反射さ
れ、ポリゴン走査ホイールの2番目のファセット上に向
かい再度方向づけられる。とはいうものの、光束が2つ
の反射の間で拡大される上述した第1のシステムまたは
2つの振れの間の光束の焦点状態が変更される上述した
第2のシステムとは異なり、この光学系では2つの走査
が略、正確にではない、反対の方向に向けられている。
言い換えれば、第1のファセットが一つの方向における
走査を生じさせ、第2のファセットが実質的に反対の方
向における走査を生じさせる。2つの走査は互いを全く
抹消せず、第1及び第2の走査に対して実質的に直交す
る方向における小さな角度の走査を残す。
【0010】特別な走査システムもまた上述した拡大,
輻輳(vergence) そして光束方向の概念を合体すること
が出来る。この発明のさらなる目的,利点,そして特徴
は、添付された図面と共同した以下の記載及び上述した
特許請求の範囲から明らかになるであろう。
輻輳(vergence) そして光束方向の概念を合体すること
が出来る。この発明のさらなる目的,利点,そして特徴
は、添付された図面と共同した以下の記載及び上述した
特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【0011】
【実施例】図1において、本発明の第一実施例による狭
角視野スキャナーを10で示す。狭角視野スキャナー1
0は、ポリゴン走査ホイール12を有している。初期位
置を実線で、次期位置を想像線で示してある。ポリゴン
走査ホイール12は複数の(ここでは六個の)ファセッ
ト14を有している。各々のファセット14の間にはエ
ッジ部16がある。ポリゴン走査ホイール12の上方に
は、天体型テレスコープがある。天体型テレスコープ
は、両凸対物レンズ18、反射ミラー20、両凸二次レ
ンズ22を有している。レンズ18と22は、公知の天
体型テレスコープを構成するような、レンズ、ミラー、
その他の光学素子のいかなる組み合わせであってもよ
い。さらに、レンズ18と22(あるいは他の光学素
子)とミラー20の配列は、以下に述べる要求を満たし
さえすればよい。
角視野スキャナーを10で示す。狭角視野スキャナー1
0は、ポリゴン走査ホイール12を有している。初期位
置を実線で、次期位置を想像線で示してある。ポリゴン
走査ホイール12は複数の(ここでは六個の)ファセッ
ト14を有している。各々のファセット14の間にはエ
ッジ部16がある。ポリゴン走査ホイール12の上方に
は、天体型テレスコープがある。天体型テレスコープ
は、両凸対物レンズ18、反射ミラー20、両凸二次レ
ンズ22を有している。レンズ18と22は、公知の天
体型テレスコープを構成するような、レンズ、ミラー、
その他の光学素子のいかなる組み合わせであってもよ
い。さらに、レンズ18と22(あるいは他の光学素
子)とミラー20の配列は、以下に述べる要求を満たし
さえすればよい。
【0012】実質的に赤外線レーザーである光源(図示
せず)からの光ビーム24は(初期位置にある)ポリゴ
ン走査ホイール12のファセット14’で反射され、そ
の反射ビーム32は対物レンズ18を通過する。反射ビ
ーム32はミラー20で反射され、そのビーム34は二
次レンズ22に入射する。レンズ18と22およびミラ
ー20は倍率が約1の天体型テレスコープを構成してい
る。ビーム34は(初期位置にある)走査ホイール12
の別のファセット14”で反射され、出力ビーム36と
して他のシステム(図示せず)に向かう。ビーム36は
所望の像を横切って走査され、像からの反射されて戻
り、当業者によく知られている手段によって像を形成す
る上述の光路を通る。
せず)からの光ビーム24は(初期位置にある)ポリゴ
ン走査ホイール12のファセット14’で反射され、そ
の反射ビーム32は対物レンズ18を通過する。反射ビ
ーム32はミラー20で反射され、そのビーム34は二
次レンズ22に入射する。レンズ18と22およびミラ
ー20は倍率が約1の天体型テレスコープを構成してい
る。ビーム34は(初期位置にある)走査ホイール12
の別のファセット14”で反射され、出力ビーム36と
して他のシステム(図示せず)に向かう。ビーム36は
所望の像を横切って走査され、像からの反射されて戻
り、当業者によく知られている手段によって像を形成す
る上述の光路を通る。
【0013】スキャナー10は、走査ホイール12を軸
回りに回転させる手段(図示せず)を有している。ポリ
ゴン走査ホイール12が、想像線で示した走査の次期回
転位置にあるとき、入射ビーム24はファセット14’
で反射され、破線で示した反射ビーム26になる。反射
ビーム26は対物レンズ18を通過し、ミラー20で反
射され、二次レンズ22を通過し、ファセット14”で
反射されて反射ビーム30となる。
回りに回転させる手段(図示せず)を有している。ポリ
ゴン走査ホイール12が、想像線で示した走査の次期回
転位置にあるとき、入射ビーム24はファセット14’
で反射され、破線で示した反射ビーム26になる。反射
ビーム26は対物レンズ18を通過し、ミラー20で反
射され、二次レンズ22を通過し、ファセット14”で
反射されて反射ビーム30となる。
【0014】ビーム34と28はファセット14”の同
じ位置に入射する。この特徴は天体型テレスコープの光
学素子焦点距離と位置を、テレスコープがファセット1
4’をファセット14”に結像するように選ぶことによ
り得られる。このような結像関係は、狭角走査にとって
必ずしも必要ではないが、ファセット14’にビーム2
4が当たっているあいだビーム28がファセット14”
から外れるのを防ぐため光学系の効率を改善する。
じ位置に入射する。この特徴は天体型テレスコープの光
学素子焦点距離と位置を、テレスコープがファセット1
4’をファセット14”に結像するように選ぶことによ
り得られる。このような結像関係は、狭角走査にとって
必ずしも必要ではないが、ファセット14’にビーム2
4が当たっているあいだビーム28がファセット14”
から外れるのを防ぐため光学系の効率を改善する。
【0015】別の光学系を組み込んだ、本発明の第一実
施例による別の狭視野スキャナー40を図2に示す。ス
キャナー40は、ポリゴン走査ホイール12と同様の、
複数のファセット44を有しているポリゴン走査ホイー
ル42を有している。ポリゴン走査ホイール42は、六
つのファセットと、その間にあるエッジ部46とを有し
ている。図2では、図1の実施例の天体型テレスコープ
の代えて、ガリレイ式テレスコープを組み込んである。
ガリレイ式テレスコープは、図に示すように、両凹レン
ズ52と両凸レンズ54を有している。ガレリイ式テレ
スコープから逸脱しない範囲において、レンズ52と5
4に代えて、平凸レンズと平凹レンズ、二重レンズ系な
ど、他のレンズの組み合わせを用いることもできる。さ
らに、入射ビーム56をポリゴンミラー42へ向けて反
転させるため、ミラー48と50が設けられている。第
一実施例同様、レンズ52と54およびミラー48と5
0とは異なった組み合わせと配列を用いて、同様のビー
ム56の倍率と反転を得てもよい。
施例による別の狭視野スキャナー40を図2に示す。ス
キャナー40は、ポリゴン走査ホイール12と同様の、
複数のファセット44を有しているポリゴン走査ホイー
ル42を有している。ポリゴン走査ホイール42は、六
つのファセットと、その間にあるエッジ部46とを有し
ている。図2では、図1の実施例の天体型テレスコープ
の代えて、ガリレイ式テレスコープを組み込んである。
ガリレイ式テレスコープは、図に示すように、両凹レン
ズ52と両凸レンズ54を有している。ガレリイ式テレ
スコープから逸脱しない範囲において、レンズ52と5
4に代えて、平凸レンズと平凹レンズ、二重レンズ系な
ど、他のレンズの組み合わせを用いることもできる。さ
らに、入射ビーム56をポリゴンミラー42へ向けて反
転させるため、ミラー48と50が設けられている。第
一実施例同様、レンズ52と54およびミラー48と5
0とは異なった組み合わせと配列を用いて、同様のビー
ム56の倍率と反転を得てもよい。
【0016】光源(図示せず)からの入射ビーム56
は、(実線で示した初期位置にある)ポリゴン走査ホイ
ール42のファセット44’で反射され反射ビーム66
となり、第一ミラー48に入射する。二次反射ビーム6
8は第一ミラー48で反射されて第二ミラー50に入射
する。ミラー48と50の組み合わせは、入射ビーム5
6から分かれた走査を反転させる。ミラー50で反射さ
れた反転ビーム70は、ビームを拡大してポリゴン走査
ホイール42の他のファセット44”に照射するレンズ
52と54を通過する。反射ビーム70はファセット4
4”で反射されビーム72となり、上述した像の走査に
向かう。像からの反射ビームはこの光路を再度なぞり画
像化される。
は、(実線で示した初期位置にある)ポリゴン走査ホイ
ール42のファセット44’で反射され反射ビーム66
となり、第一ミラー48に入射する。二次反射ビーム6
8は第一ミラー48で反射されて第二ミラー50に入射
する。ミラー48と50の組み合わせは、入射ビーム5
6から分かれた走査を反転させる。ミラー50で反射さ
れた反転ビーム70は、ビームを拡大してポリゴン走査
ホイール42の他のファセット44”に照射するレンズ
52と54を通過する。反射ビーム70はファセット4
4”で反射されビーム72となり、上述した像の走査に
向かう。像からの反射ビームはこの光路を再度なぞり画
像化される。
【0017】ポリゴン走査ホイール42が想像線で示し
た次期走査位置にあるとき、入射ビーム56はファセッ
ト44’で反射され反射ビーム58となって第一ミラー
48に入射し、ミラー48で反射されビーム60とな
る。ビーム60は第二ミラー50で反射され、反転ビー
ム62となる。反転ビーム62は上述したようにレンズ
52と54を通過する。反射ビーム62はポリゴン走査
ホイール42のファセット44”で反射されて出力ビー
ム64となる。ビーム62は、ファセット14”上にお
けるビーム28と34とは異なり、ファセット44”上
においてビーム70と同じ位置に入射はしない。これ
は、ファセット14”において不所望なビームの動きを
作り出すという欠点がある。
た次期走査位置にあるとき、入射ビーム56はファセッ
ト44’で反射され反射ビーム58となって第一ミラー
48に入射し、ミラー48で反射されビーム60とな
る。ビーム60は第二ミラー50で反射され、反転ビー
ム62となる。反転ビーム62は上述したようにレンズ
52と54を通過する。反射ビーム62はポリゴン走査
ホイール42のファセット44”で反射されて出力ビー
ム64となる。ビーム62は、ファセット14”上にお
けるビーム28と34とは異なり、ファセット44”上
においてビーム70と同じ位置に入射はしない。これ
は、ファセット14”において不所望なビームの動きを
作り出すという欠点がある。
【0018】上述のポリゴン走査ホイール12と42
は、二つの型のテレスコープと一緒になって、たった一
つのポリゴン走査ホイールで多数のファセットを設ける
ことなく狭角視野を走査する手段を構成している。天体
型テレスコープとガイレイ式テレスコープはそれぞれ一
枚の折り曲げミラーと二枚の折り曲げミラーを有してお
り、第二ファセット14”と44”での反射が、ファセ
ット14’と44’での最初の反射とは反対向きにある
出力ビームを走査するように、ビームを反転させる。こ
のビームの反転により、倍率が1であれば、第二反射の
走査方向はほとんど第一反射の走査で相殺される。しか
し、レンズ18、22、52、54は、テレスコープ光
学系の倍率がわずかながら1とは異なるように選ばれて
いる。
は、二つの型のテレスコープと一緒になって、たった一
つのポリゴン走査ホイールで多数のファセットを設ける
ことなく狭角視野を走査する手段を構成している。天体
型テレスコープとガイレイ式テレスコープはそれぞれ一
枚の折り曲げミラーと二枚の折り曲げミラーを有してお
り、第二ファセット14”と44”での反射が、ファセ
ット14’と44’での最初の反射とは反対向きにある
出力ビームを走査するように、ビームを反転させる。こ
のビームの反転により、倍率が1であれば、第二反射の
走査方向はほとんど第一反射の走査で相殺される。しか
し、レンズ18、22、52、54は、テレスコープ光
学系の倍率がわずかながら1とは異なるように選ばれて
いる。
【0019】ビームサイズと走査角度は反比例の関係に
ある。つまり、ビーム径がファクターMで変化すると、
走査角度はファクター1/Mで変化する。ここで、走査
角度の倍率について注目し、ビームサイズについては不
要である。従って、本装置では、実走査は第一反射の
(1−1/M)であり、ここにMはテレスコープ光学系
の倍率である。例えば、倍率がM=1.1であれば、実
走査は0.09×(1−1/1.1)第一反射の走査で
ある。従って、ポリゴン走査ホイールでの第二反射は、
ポリゴンホイールでの第一反射から走査を完全にはキャ
ンセルしない。従って、比較的少数のファセットを持
つ、たった一つの従来型のポリゴン走査ホイールにより
得られるのよりも、非常に小さい走査角度を持つ走査が
達成される。従って、狭角視野走査が実現される。
ある。つまり、ビーム径がファクターMで変化すると、
走査角度はファクター1/Mで変化する。ここで、走査
角度の倍率について注目し、ビームサイズについては不
要である。従って、本装置では、実走査は第一反射の
(1−1/M)であり、ここにMはテレスコープ光学系
の倍率である。例えば、倍率がM=1.1であれば、実
走査は0.09×(1−1/1.1)第一反射の走査で
ある。従って、ポリゴン走査ホイールでの第二反射は、
ポリゴンホイールでの第一反射から走査を完全にはキャ
ンセルしない。従って、比較的少数のファセットを持
つ、たった一つの従来型のポリゴン走査ホイールにより
得られるのよりも、非常に小さい走査角度を持つ走査が
達成される。従って、狭角視野走査が実現される。
【0020】反射素子、屈折素子、回折素子のあらゆる
タイプ、組み合わせ、混成体を含む、図1と図2に示し
た簡単な屈折光学系以外のテレスコープ光学系を組み込
んでもよい。
タイプ、組み合わせ、混成体を含む、図1と図2に示し
た簡単な屈折光学系以外のテレスコープ光学系を組み込
んでもよい。
【0021】ガリレイ式テレスコープと天体型テレスコ
ープは、狭視野走査に対して異なる特徴を与える。特に
ガリレイ式テレスコープは、ファセット44”上におい
てビームの動きを生じさせる。これは図2において、走
査ホイール42が回転しているため、ビーム56が最終
的にファセット44”上の二つの位置においてビーム6
4と72として反射されることから明かである。天体型
テレスコープは第一ファセット14’に入射する入射ビ
ーム24を第二ファセット14”に結像する。これは図
1において、反射ビーム28と34がファセット14”
の同一点に入射することから明かである。レンズの焦点
距離と位置の選択は、第一ファセットを第二ファセット
に結像する手段を与える。この結像は、第一ファセット
へのビームの入射角度に関係なく、第一ファセットを第
二ファセットに結像するのを可能にする。しかしなが
ら、ファセットの大きさ、テレスコープの視線に対する
ファセットの傾斜、ポリゴンが回転することによるファ
セットの移動は、純粋な結像の妨げになる。
ープは、狭視野走査に対して異なる特徴を与える。特に
ガリレイ式テレスコープは、ファセット44”上におい
てビームの動きを生じさせる。これは図2において、走
査ホイール42が回転しているため、ビーム56が最終
的にファセット44”上の二つの位置においてビーム6
4と72として反射されることから明かである。天体型
テレスコープは第一ファセット14’に入射する入射ビ
ーム24を第二ファセット14”に結像する。これは図
1において、反射ビーム28と34がファセット14”
の同一点に入射することから明かである。レンズの焦点
距離と位置の選択は、第一ファセットを第二ファセット
に結像する手段を与える。この結像は、第一ファセット
へのビームの入射角度に関係なく、第一ファセットを第
二ファセットに結像するのを可能にする。しかしなが
ら、ファセットの大きさ、テレスコープの視線に対する
ファセットの傾斜、ポリゴンが回転することによるファ
セットの移動は、純粋な結像の妨げになる。
【0022】図3(a)〜図3(e)は、第一ファセッ
トを光学瞳により第二ファセットに結像する利点を示
す。図3は、倍率1の天体型テレスコープ78、つまり
焦点距離の二倍の距離離して配置した焦点距離fの二枚
の単レンズである。光は遠く離れた光源から来るものと
する。この光は平行光線80(平行光)からなってい
て、系78の前全体を照明し、物理的な入射開口82の
内側にある光全部が系に入射する。図3aでは、光線8
0の平行ビームは左方から来て、第一レンズ84の焦点
に集められ、再び拡散し、第二レンズ86で再び平行に
される。第一レンズ84の直前にある物理的開口82
は、系78に入射する光ビームの大きさを制限するもの
で、大きさが調整可能で所望のビームサイズを得ること
ができる。
トを光学瞳により第二ファセットに結像する利点を示
す。図3は、倍率1の天体型テレスコープ78、つまり
焦点距離の二倍の距離離して配置した焦点距離fの二枚
の単レンズである。光は遠く離れた光源から来るものと
する。この光は平行光線80(平行光)からなってい
て、系78の前全体を照明し、物理的な入射開口82の
内側にある光全部が系に入射する。図3aでは、光線8
0の平行ビームは左方から来て、第一レンズ84の焦点
に集められ、再び拡散し、第二レンズ86で再び平行に
される。第一レンズ84の直前にある物理的開口82
は、系78に入射する光ビームの大きさを制限するもの
で、大きさが調整可能で所望のビームサイズを得ること
ができる。
【0023】図3bは、同じ状態であるが、光源が図3
aの光源よりも上方にある場合である。図3cも同じで
あるが、光源が図3aの光源よりも下方にある。図3d
は、図3a〜図3cを重ねて描いた図である。三本のビ
ームが共に入射開口82いっぱいに入っていることに注
意されたし。入射ビームの全部を含んでいてこれで満た
されている領域は入射瞳88と呼ばれる。入射瞳88の
面の前後において、ビームは分かれ、これらの面の一つ
の領域は、入射ビームの全部を完全には含みもしない
し、領域の一部も全部のビームで満たされない。系78
の右側に、ビームによって完全に満たされる第二の領
域、射出瞳90がある。入射瞳が系への入射光をすべて
含む最も狭い領域であるのと同様に、射出瞳90は系か
ら去る光をすべて含む最も狭い領域である。
aの光源よりも上方にある場合である。図3cも同じで
あるが、光源が図3aの光源よりも下方にある。図3d
は、図3a〜図3cを重ねて描いた図である。三本のビ
ームが共に入射開口82いっぱいに入っていることに注
意されたし。入射ビームの全部を含んでいてこれで満た
されている領域は入射瞳88と呼ばれる。入射瞳88の
面の前後において、ビームは分かれ、これらの面の一つ
の領域は、入射ビームの全部を完全には含みもしない
し、領域の一部も全部のビームで満たされない。系78
の右側に、ビームによって完全に満たされる第二の領
域、射出瞳90がある。入射瞳が系への入射光をすべて
含む最も狭い領域であるのと同様に、射出瞳90は系か
ら去る光をすべて含む最も狭い領域である。
【0024】図3eは、図3dを書き直した図で、入射
瞳88の左側の光線全部と、射出瞳90の右側の光線全
部を消してある。射出瞳90は入射瞳88の像であり、
その逆もまた同じであることが分かる。すなわち両者は
共役である。入射瞳88の上端からの光は第二レンズ8
6により射出瞳90の下端に集光され、入射瞳88の中
央からの光は第二レンズ86により射出瞳90の中央に
集光され、入射瞳88の下端からの光は第二レンズ86
により射出瞳90の上端に集光される。入射開口88す
なわち入射瞳88と第一レンズ84の間の距離を変える
と、射出瞳も第二レンズ86に対して変化する。
瞳88の左側の光線全部と、射出瞳90の右側の光線全
部を消してある。射出瞳90は入射瞳88の像であり、
その逆もまた同じであることが分かる。すなわち両者は
共役である。入射瞳88の上端からの光は第二レンズ8
6により射出瞳90の下端に集光され、入射瞳88の中
央からの光は第二レンズ86により射出瞳90の中央に
集光され、入射瞳88の下端からの光は第二レンズ86
により射出瞳90の上端に集光される。入射開口88す
なわち入射瞳88と第一レンズ84の間の距離を変える
と、射出瞳も第二レンズ86に対して変化する。
【0025】平行光の光源(図示せず)を入射瞳88に
配置すると、光学系78はその光源を結像し、系を右か
ら見た場合に、射出瞳90の位置に光源が現れる。図3
a〜3eは倍率1のテレスコープを示しているので、ビ
ーム径と方向角は入射位置のそれと等しい。このため、
このタイプの系はリレーシステムと呼ばれる。テレスコ
ープの倍率がMであると、ビーム径はMのファクターで
減少し、方向角はMのファクターで増加する。リレーシ
ステムは1以外の倍率でもよい。用語「リレー」は光学
素子の用途の機能を示すに過ぎず、目的が瞳を他の位置
に移動させるものであれば、適当な倍率を有していて
も、その光学素子はリレー光学素子と呼ばれる。
配置すると、光学系78はその光源を結像し、系を右か
ら見た場合に、射出瞳90の位置に光源が現れる。図3
a〜3eは倍率1のテレスコープを示しているので、ビ
ーム径と方向角は入射位置のそれと等しい。このため、
このタイプの系はリレーシステムと呼ばれる。テレスコ
ープの倍率がMであると、ビーム径はMのファクターで
減少し、方向角はMのファクターで増加する。リレーシ
ステムは1以外の倍率でもよい。用語「リレー」は光学
素子の用途の機能を示すに過ぎず、目的が瞳を他の位置
に移動させるものであれば、適当な倍率を有していて
も、その光学素子はリレー光学素子と呼ばれる。
【0026】図1の天体型テレスコープは一般に無限焦
点テレスコープである。この装置では、ファセット1
4’に入射したビームは平行化され、ファセット14”
からの反射されたビームとなる。上述したように、レン
ズ18と22の焦点距離と位置は、ファセット14’が
ファセット14”上に結像され、無限焦点特性が実現さ
れるように選択される。これにより、ファセット14”
上を移動する不所望なビームは除去される。
点テレスコープである。この装置では、ファセット1
4’に入射したビームは平行化され、ファセット14”
からの反射されたビームとなる。上述したように、レン
ズ18と22の焦点距離と位置は、ファセット14’が
ファセット14”上に結像され、無限焦点特性が実現さ
れるように選択される。これにより、ファセット14”
上を移動する不所望なビームは除去される。
【0027】入射ビーム24が平行光であるという要請
は、光学系に必要な要求ではない。ファセット14’上
へのビーム24の入射点がファセット14”上に結像す
るように設計者が選ばない場合も多々ある。実際、図1
のレンズ18と22あるいはミラー20の位置は、入射
平行ビームが平行化されずにテレスコープ光学素子を横
切って本発明の所望な特性を得るように変更してもよ
い。さらに、スキャナーへの非平行光の入射ビームがテ
レスコープ光学素子で平行化されるように、光ビームを
変更してもよい。
は、光学系に必要な要求ではない。ファセット14’上
へのビーム24の入射点がファセット14”上に結像す
るように設計者が選ばない場合も多々ある。実際、図1
のレンズ18と22あるいはミラー20の位置は、入射
平行ビームが平行化されずにテレスコープ光学素子を横
切って本発明の所望な特性を得るように変更してもよ
い。さらに、スキャナーへの非平行光の入射ビームがテ
レスコープ光学素子で平行化されるように、光ビームを
変更してもよい。
【0028】次に、本発明の第2の実施例に係る狭角ス
キャナについて説明する。図4には、図1と略同一の天
体望遠鏡が示されている。図4において、図1に示され
た構成と同一の構成には、同一符号にゼロが付加されて
示されている。レンズ180又は220の焦点距離の1
つは、図1のレンズ18又は22の焦点距離に対して改
変されており、レンズ180又は220あるいはミラー
200の位置は、光ビームのコリメーションに影響を与
えるように改変される。本実施例において、入射ビーム
240は、平行光束化されるが、反射ビーム360は、
集光又は拡散される。第3の凸レンズ380は、ビーム
360の光路中に配されており、この凸レンズ380か
ら出射した出射ビーム400を平行光束に規制する。実
際のシステムにおいて、導光/受光望遠鏡等のある種の
追従した光学素子があるため、その出射ビームを平行光
束化させることは必ずしも必要ではない。このため、種
々の所望の焦点を併合させることが可能となる。一方、
入射ビームは、わずかにコリメーションから外れ、スキ
ャナ望遠鏡は、そのビームを同一結果となるように平行
光束化する。
キャナについて説明する。図4には、図1と略同一の天
体望遠鏡が示されている。図4において、図1に示され
た構成と同一の構成には、同一符号にゼロが付加されて
示されている。レンズ180又は220の焦点距離の1
つは、図1のレンズ18又は22の焦点距離に対して改
変されており、レンズ180又は220あるいはミラー
200の位置は、光ビームのコリメーションに影響を与
えるように改変される。本実施例において、入射ビーム
240は、平行光束化されるが、反射ビーム360は、
集光又は拡散される。第3の凸レンズ380は、ビーム
360の光路中に配されており、この凸レンズ380か
ら出射した出射ビーム400を平行光束に規制する。実
際のシステムにおいて、導光/受光望遠鏡等のある種の
追従した光学素子があるため、その出射ビームを平行光
束化させることは必ずしも必要ではない。このため、種
々の所望の焦点を併合させることが可能となる。一方、
入射ビームは、わずかにコリメーションから外れ、スキ
ャナ望遠鏡は、そのビームを同一結果となるように平行
光束化する。
【0029】望遠鏡素子によってノンコリメートからコ
リメート又はコリメートからノンコリメートへのコリメ
ーションを変化させたりあるいは第1ファセットと第2
ファセットとの間のノンコリメーションの量を変化させ
る技術は、狭角スキャンを発揮させるように、倍率変化
をもたらす。本発明の基本概念は、同一スキャナホイー
ルから分岐した2つの反射を利用した走査における不均
衡を発生させることにあるため、この不均衡は、2つの
ファセットに入射したビームの集光又は拡散のわずかな
相違量から得ることができ得る。このような不均衡は、
焦点状態及びビーム寸法の組み合わせによって得ること
ができ得る。第2ファセットによって生じた走査は、第
1ファセットによる走査とは反対方向に成されるため、
ビーム集光又は拡散における変化は、倍率概念を実際の
異なる寸法の走査に対して提供する。換言すると、走査
ファセット上に入射したビームが平行にならない場合、
ビームが結果的に平行になった場合(他の参照焦点状態
に転じた場合)に得られる走査量が変化することにな
る。
リメート又はコリメートからノンコリメートへのコリメ
ーションを変化させたりあるいは第1ファセットと第2
ファセットとの間のノンコリメーションの量を変化させ
る技術は、狭角スキャンを発揮させるように、倍率変化
をもたらす。本発明の基本概念は、同一スキャナホイー
ルから分岐した2つの反射を利用した走査における不均
衡を発生させることにあるため、この不均衡は、2つの
ファセットに入射したビームの集光又は拡散のわずかな
相違量から得ることができ得る。このような不均衡は、
焦点状態及びビーム寸法の組み合わせによって得ること
ができ得る。第2ファセットによって生じた走査は、第
1ファセットによる走査とは反対方向に成されるため、
ビーム集光又は拡散における変化は、倍率概念を実際の
異なる寸法の走査に対して提供する。換言すると、走査
ファセット上に入射したビームが平行にならない場合、
ビームが結果的に平行になった場合(他の参照焦点状態
に転じた場合)に得られる走査量が変化することにな
る。
【0030】図5には、平行光束化された場合、拡散ビ
ーム内の走査量δが比較的小さい走査となっている状態
が示されている。スキャナホイール上の一方のファセッ
トの反射が平行になり且つ量δで走査された場合、他方
のファセットの反射は拡散し、2つの反射の間の反転を
有するネットスキャンは、 δ−Sδ/F=δ(1−S/F) となる。ここで、Sは、上記ファセットとレンズの焦点
位置との間の距離、Fは、レンズの焦点距離である。こ
の結果、ビームが極わずかコリメーションから外れた場
合、即ち
ーム内の走査量δが比較的小さい走査となっている状態
が示されている。スキャナホイール上の一方のファセッ
トの反射が平行になり且つ量δで走査された場合、他方
のファセットの反射は拡散し、2つの反射の間の反転を
有するネットスキャンは、 δ−Sδ/F=δ(1−S/F) となる。ここで、Sは、上記ファセットとレンズの焦点
位置との間の距離、Fは、レンズの焦点距離である。こ
の結果、ビームが極わずかコリメーションから外れた場
合、即ち
【0031】
【数1】 の場合、ネットスキャンは、δよりも極めて少なくな
る。
る。
【0032】図5には、第2ファセット140″及び第
3の凸レンズ380の構成が開示されている。第2ファ
セット140″は、ポリゴン走査ホイール120の回転
状態を表す第1の位置及び第2の位置として示されてい
る。第1及び第2の位置の間の変位δは、角度δ/2で
ある。中心光線300を有する出射光線は、第1の位置
にあるファセット140″から反射し、中心光線360
を有する出射光線は、第2の位置にあるファセット14
0″から反射する。図面から明らかなように、光線30
0と光線360との間の角度は、δである。これら光線
300,360が凸レンズ380を通過すると、それら
の角度は、変化する。この角度は、光線300,360
が凸レンズ380を通過した後には、δのS/F倍にな
る。この結果、図5に示すようにビームが平行状態に復
帰した際、ノンコリメートビームにおける走査量δは、
狭角走査に減少する。ファセット140″からの走査に
おける減少は、上述したように第1ファセットの走査は
第2ファセットの走査に対して対向しているため、図4
における全システムに対する合成的狭走査を可能とさせ
る。
3の凸レンズ380の構成が開示されている。第2ファ
セット140″は、ポリゴン走査ホイール120の回転
状態を表す第1の位置及び第2の位置として示されてい
る。第1及び第2の位置の間の変位δは、角度δ/2で
ある。中心光線300を有する出射光線は、第1の位置
にあるファセット140″から反射し、中心光線360
を有する出射光線は、第2の位置にあるファセット14
0″から反射する。図面から明らかなように、光線30
0と光線360との間の角度は、δである。これら光線
300,360が凸レンズ380を通過すると、それら
の角度は、変化する。この角度は、光線300,360
が凸レンズ380を通過した後には、δのS/F倍にな
る。この結果、図5に示すようにビームが平行状態に復
帰した際、ノンコリメートビームにおける走査量δは、
狭角走査に減少する。ファセット140″からの走査に
おける減少は、上述したように第1ファセットの走査は
第2ファセットの走査に対して対向しているため、図4
における全システムに対する合成的狭走査を可能とさせ
る。
【0033】第1の実施例の概念としてのビームの拡大
又は非拡大、あるいは、第2の実施例の概念としてのビ
ームのコリメーションの変化の代わりに、第3の実施例
の概念は、狭角走査を達成するように、走査方向を変化
させることである。これは、図6(a)ないし図6
(c)に示されている。図6に示された矢印は、走査シ
ステムからの出射ビームによって標的領域上に続いた光
路を示すベクトル量である。図6(a)は、ポリゴン走
査ホイールの第1ファセットが移動した場合に得られる
であろう一方向における走査状態を示す。図6(b)
は、ポリゴン走査ホイールの第2ファセットが移動した
場合に得られるであろう図6(a)に対向した方向にお
ける走査状態を示す。図6(c)は、全ホイールの実際
の移動による図6(a),(b)の2つの走査の合成を
示す。図から明らかなように、垂直方向における狭走査
は、この相殺から得られる走査として示される。このた
め、対向する方向における2つの走査は、ほとんど相殺
されるため、狭角走査が可能となる。
又は非拡大、あるいは、第2の実施例の概念としてのビ
ームのコリメーションの変化の代わりに、第3の実施例
の概念は、狭角走査を達成するように、走査方向を変化
させることである。これは、図6(a)ないし図6
(c)に示されている。図6に示された矢印は、走査シ
ステムからの出射ビームによって標的領域上に続いた光
路を示すベクトル量である。図6(a)は、ポリゴン走
査ホイールの第1ファセットが移動した場合に得られる
であろう一方向における走査状態を示す。図6(b)
は、ポリゴン走査ホイールの第2ファセットが移動した
場合に得られるであろう図6(a)に対向した方向にお
ける走査状態を示す。図6(c)は、全ホイールの実際
の移動による図6(a),(b)の2つの走査の合成を
示す。図から明らかなように、垂直方向における狭走査
は、この相殺から得られる走査として示される。このた
め、対向する方向における2つの走査は、ほとんど相殺
されるため、狭角走査が可能となる。
【0034】図7には、本発明の第3の実施例としての
走査システム100の構成が示されている。システム1
00は、1990年 8月 8日に出願された米国特許07/563,1
24号に開示されたような再映像及び非回転光学システム
を有する全反射光学リレーシステムを備えている。シス
テム100は、複数のファセット104を有するポリゴ
ン走査ホイール102を備えている。更に、光学システ
ムは、第1のミラー106、第2のミラー108、第3
のミラー110及び第4のミラー112を有するミラー
アレイを備えており、このミラーアレイは、走査ホイー
ル102に関係して配置されている。
走査システム100の構成が示されている。システム1
00は、1990年 8月 8日に出願された米国特許07/563,1
24号に開示されたような再映像及び非回転光学システム
を有する全反射光学リレーシステムを備えている。シス
テム100は、複数のファセット104を有するポリゴ
ン走査ホイール102を備えている。更に、光学システ
ムは、第1のミラー106、第2のミラー108、第3
のミラー110及び第4のミラー112を有するミラー
アレイを備えており、このミラーアレイは、走査ホイー
ル102に関係して配置されている。
【0035】光線114を有する入射ビームは、ポリゴ
ン走査ホイール102の第1ファセット104´に照射
される。このビーム114は、ファセット104´から
反射して、太線で示すように第1のミラー106方向に
進む。(各光線は、ポリゴン走査ホイールが早く又は遅
く回転した状態において反射されたビーム114が通る
光路を示している。)次に、ビーム114は、第1のミ
ラー106から第2のミラー108上に反射し、この第
2のミラー108から第3のミラー110上に反射した
後、図示するように、第2のミラー108に戻り及び第
4のミラー112上に反射される。次に、ビーム114
は、第4のミラー112から反射して、上述したように
ポリゴン走査ホイール102の第2ファセット104″
上に照射される。この状態において、ミラーシステム
は、倍率1を有し且つ無限円焦点状態にある。このた
め、2つの走査反射光は、完全に相殺されることにな
る。
ン走査ホイール102の第1ファセット104´に照射
される。このビーム114は、ファセット104´から
反射して、太線で示すように第1のミラー106方向に
進む。(各光線は、ポリゴン走査ホイールが早く又は遅
く回転した状態において反射されたビーム114が通る
光路を示している。)次に、ビーム114は、第1のミ
ラー106から第2のミラー108上に反射し、この第
2のミラー108から第3のミラー110上に反射した
後、図示するように、第2のミラー108に戻り及び第
4のミラー112上に反射される。次に、ビーム114
は、第4のミラー112から反射して、上述したように
ポリゴン走査ホイール102の第2ファセット104″
上に照射される。この状態において、ミラーシステム
は、倍率1を有し且つ無限円焦点状態にある。このた
め、2つの走査反射光は、完全に相殺されることにな
る。
【0036】図7に示すような完全な反射走査システム
120は、図6に示すような走査効力を達成可能なシス
テムの代表として提供される。特に図8に示すように、
反射リレーレンズシステムは、ポリゴン走査ホイール1
02の平面内で軸の回りに傾斜されて示されている。本
図において、第4のレンズ112及び第2のレンズ10
8の側面が示されている。この結果、ビーム114は、
ファセット104´によって一方向に走査され、ファセ
ット104″によって対向する方向に走査されるが、狭
角走査が維持される。この第3の実施例において、2つ
のファセットの走査方向は、意図的に、全く正反対にな
らない方向に規定されており、一方、上述した2つの実
施例の走査方向は、略対向した方向に規定されている。
120は、図6に示すような走査効力を達成可能なシス
テムの代表として提供される。特に図8に示すように、
反射リレーレンズシステムは、ポリゴン走査ホイール1
02の平面内で軸の回りに傾斜されて示されている。本
図において、第4のレンズ112及び第2のレンズ10
8の側面が示されている。この結果、ビーム114は、
ファセット104´によって一方向に走査され、ファセ
ット104″によって対向する方向に走査されるが、狭
角走査が維持される。この第3の実施例において、2つ
のファセットの走査方向は、意図的に、全く正反対にな
らない方向に規定されており、一方、上述した2つの実
施例の走査方向は、略対向した方向に規定されている。
【0037】図6のような対称形は、ほとんどの収差を
相殺することにある。この結果、図8の傾斜が取り去ら
れて、倍率が1から変化した場合、全反射デザインは機
能しない。従って、図1及び図2に示された第1の実施
例の倍率方法は、図6に示されたような反射システム内
のある種の欠点を奏する。しかしながら、システム12
0は、図4の第2の実施例に示されたような光学システ
ムとして変更することができ得る。これは、図8の傾斜
を取り去って、他の3つのミラー106,110,11
2から更に離間した位置に第2のミラー108の位置を
変更することによって達成される。これによって、2つ
の走査は、図4及び図5において上述したような理由に
よって互いに充分に相殺されることはない。
相殺することにある。この結果、図8の傾斜が取り去ら
れて、倍率が1から変化した場合、全反射デザインは機
能しない。従って、図1及び図2に示された第1の実施
例の倍率方法は、図6に示されたような反射システム内
のある種の欠点を奏する。しかしながら、システム12
0は、図4の第2の実施例に示されたような光学システ
ムとして変更することができ得る。これは、図8の傾斜
を取り去って、他の3つのミラー106,110,11
2から更に離間した位置に第2のミラー108の位置を
変更することによって達成される。これによって、2つ
の走査は、図4及び図5において上述したような理由に
よって互いに充分に相殺されることはない。
【0038】概念上、反射システム100は、図1ない
し図4に示す天体望遠鏡レンズシステムと同様である。
ミラー106と108の組み合わせは、図1のレンズ1
8と図4のレンズ180に対応している。更に、ミラー
108と112は、図1のレンズ22と図4のレンズ2
20に対応している。最後に、ミラー110は図1のミ
ラー20と図4のミラー200に対応している。ミラー
110は、大きなオフアクシス角によって引き起こされ
た収差を減少させ且つ視野ミラーとして機能するように
屈曲されている。
し図4に示す天体望遠鏡レンズシステムと同様である。
ミラー106と108の組み合わせは、図1のレンズ1
8と図4のレンズ180に対応している。更に、ミラー
108と112は、図1のレンズ22と図4のレンズ2
20に対応している。最後に、ミラー110は図1のミ
ラー20と図4のミラー200に対応している。ミラー
110は、大きなオフアクシス角によって引き起こされ
た収差を減少させ且つ視野ミラーとして機能するように
屈曲されている。
【0039】上述したような狭角視野スキャナは、従来
のスキャナには適用できなかった多くの場合に適用され
る。一例として、3ミリラジアン(mrad)の高さで6ミリ
ラジアンの方位角の視野を100マイクロラジアン (μ
rad)画素に対して25ミリセコント(msec)で15センチ
メートル(cm)開口を有する10.6マイクロメータ (μ
m)レーザーで走査させることは、従来のスキャナでは効
率的に行うことができなかった。この例では、夫々6ミ
リラジアンの長さを有する1200走査線/秒が要求さ
れる。従来、1200線/秒で走査可能な唯一の走査装
置は、ポリゴンスキャナ又は音響光学スキャナであっ
た。しかしながら、これら従来の装置は共に、15セン
チメートルの物体空間に適用することができなかった。
倍率12の望遠鏡に対して、ビーム径は、1.25セン
チメートルまで下がり、且つ、走査角度は、36ミリラ
ジアンの高さで72ミリラジアンの方位角に増加され
る。
のスキャナには適用できなかった多くの場合に適用され
る。一例として、3ミリラジアン(mrad)の高さで6ミリ
ラジアンの方位角の視野を100マイクロラジアン (μ
rad)画素に対して25ミリセコント(msec)で15センチ
メートル(cm)開口を有する10.6マイクロメータ (μ
m)レーザーで走査させることは、従来のスキャナでは効
率的に行うことができなかった。この例では、夫々6ミ
リラジアンの長さを有する1200走査線/秒が要求さ
れる。従来、1200線/秒で走査可能な唯一の走査装
置は、ポリゴンスキャナ又は音響光学スキャナであっ
た。しかしながら、これら従来の装置は共に、15セン
チメートルの物体空間に適用することができなかった。
倍率12の望遠鏡に対して、ビーム径は、1.25セン
チメートルまで下がり、且つ、走査角度は、36ミリラ
ジアンの高さで72ミリラジアンの方位角に増加され
る。
【0040】これら拡大した走査角度は、従来の技術分
野で知られた音響光学スキャナの分野に入る。しかしな
がら、音響光学スキャナは、充分な光伝達を実現できな
い点で一般的に言って適当ではない。更に、上述した走
査角に対して、従来のポリゴン走査ホイールは、適用で
きない。ポリゴン走査ホイールは、ファセットの中心角
(angular subtense)の2倍に等しい角度を走査する。上
記例において、各ファセットが、36ミリラジアンの対
角にある場合、175のファセットが要求される。各走
査端部で(各ファセットの端部で)酷い輪郭ぼけ(vigne
tting)を防止するように、各ファセットは、その寸法に
おいて、少なくとも4つのビーム径である必要があるた
め、ホイールは870センチメートルの円周を必要とす
る。なぜなら、拡大倍率走査ホイールは、実際の適用状
態において、非実用的である。
野で知られた音響光学スキャナの分野に入る。しかしな
がら、音響光学スキャナは、充分な光伝達を実現できな
い点で一般的に言って適当ではない。更に、上述した走
査角に対して、従来のポリゴン走査ホイールは、適用で
きない。ポリゴン走査ホイールは、ファセットの中心角
(angular subtense)の2倍に等しい角度を走査する。上
記例において、各ファセットが、36ミリラジアンの対
角にある場合、175のファセットが要求される。各走
査端部で(各ファセットの端部で)酷い輪郭ぼけ(vigne
tting)を防止するように、各ファセットは、その寸法に
おいて、少なくとも4つのビーム径である必要があるた
め、ホイールは870センチメートルの円周を必要とす
る。なぜなら、拡大倍率走査ホイールは、実際の適用状
態において、非実用的である。
【0041】発表された発明において、14ファセット
を有するポリゴン走査ホイールは、上述した例を達成す
るために適用され得る。走査ホイールの第1の反射は、
角度2×(360°/14)=51.43度(degrees)
を介してビームを走査する。倍率M=1.09の望遠鏡
は、走査角度を51.43/1.09=47.18度ま
で減少する。ポリゴン走査ホイールの第2ファセットの
反射は、4.25度=74ミリラジアンのネットスキャ
ン用に、−51.43度のビームを走査する。1.25
センチメートルのビーム径と共に、4つのビーム径のフ
ァセット寸法を考慮して、走査ホイールは、略8.8イ
ンチの直径を有する。この寸法の走査ホイールは、極め
て実用的である。しかしながら、倍率1.09の望遠鏡
は、第1の反射からの51.43度の中間走査角度を有
する充分な光学系を有する必要がある。
を有するポリゴン走査ホイールは、上述した例を達成す
るために適用され得る。走査ホイールの第1の反射は、
角度2×(360°/14)=51.43度(degrees)
を介してビームを走査する。倍率M=1.09の望遠鏡
は、走査角度を51.43/1.09=47.18度ま
で減少する。ポリゴン走査ホイールの第2ファセットの
反射は、4.25度=74ミリラジアンのネットスキャ
ン用に、−51.43度のビームを走査する。1.25
センチメートルのビーム径と共に、4つのビーム径のフ
ァセット寸法を考慮して、走査ホイールは、略8.8イ
ンチの直径を有する。この寸法の走査ホイールは、極め
て実用的である。しかしながら、倍率1.09の望遠鏡
は、第1の反射からの51.43度の中間走査角度を有
する充分な光学系を有する必要がある。
【0042】なお、本発明は、上述したような実施例の
構成に限定されることはなく、上述した記載内容及び添
付図面や特許請求の範囲において認識できる範囲内で種
々変更することができることは言うまでもない。
構成に限定されることはなく、上述した記載内容及び添
付図面や特許請求の範囲において認識できる範囲内で種
々変更することができることは言うまでもない。
【0043】
【発明の効果】以上詳述した如く、この発明に従った小
視野角走査を得る為の方法及び小視野角スキャナによれ
ば、所望の高い走査速度を達成することが出来るととも
に、適切な数のファセットを有した多面ホイールにおけ
る従来の寸法要求にはさらされることがない。
視野角走査を得る為の方法及び小視野角スキャナによれ
ば、所望の高い走査速度を達成することが出来るととも
に、適切な数のファセットを有した多面ホイールにおけ
る従来の寸法要求にはさらされることがない。
【図1】簡単な天体型望遠鏡を組み込んだこの発明の第
1の好ましい実施例に従った小視野角ポリゴンスキャナ
の要部の概略的な図である。
1の好ましい実施例に従った小視野角ポリゴンスキャナ
の要部の概略的な図である。
【図2】ガリレオ型望遠鏡を組み込んだこの発明の第1
の好ましい実施例に従った小視野角ポリゴンスキャナの
要部の概略的な図である。
の好ましい実施例に従った小視野角ポリゴンスキャナの
要部の概略的な図である。
【図3】(a),(b),(c),(d),(e)は出
口瞳孔上への入口瞳孔の画像化の光学系を示す図であ
る。
口瞳孔上への入口瞳孔の画像化の光学系を示す図であ
る。
【図4】簡単な天体型望遠鏡及びコリメータレンズを組
み込んだこの発明の第2の好ましい実施例に従った小視
野角ポリゴンスキャナの要部の概略的な図である。
み込んだこの発明の第2の好ましい実施例に従った小視
野角ポリゴンスキャナの要部の概略的な図である。
【図5】光学系の視準化されていない領域におけるファ
セットを走査することの効果を示す図である。
セットを走査することの効果を示す図である。
【図6】(a),(b),(c)は、この発明の第3の
好ましい実施例の走査の結果のベクトルを示す図であ
る。
好ましい実施例の走査の結果のベクトルを示す図であ
る。
【図7】全ての反射光学系を組み込んだこの発明の第3
の好ましい実施例に従った小視野角ポリゴンスキャナの
要部の概略的な図である。
の好ましい実施例に従った小視野角ポリゴンスキャナの
要部の概略的な図である。
【図8】図6の第3の好ましい実施例の側面図である。
10…小視野角スキャナ、12…ポリゴン走査ホイー
ル、14,14´,14´´…ファセット、16…エッ
ジ部、18…両凸対物レンズ、20…再方向づけ鏡、2
2…両凸副レンズ、24…入射光束、28…光束、32
…反射光束、34…光束、36…射出光束、40…小視
野角スキャナ、42…ポリゴン走査ホイール、44,4
4´,44´´…ファセット、46…エッジ部、48,
50…反射鏡、52…両凹レンズ、54…両凸レンズ、
56…入射光束、62…転換光束、64…射出光束、6
6…反射光束、70…転換光束、72…光束、78…天
体望遠鏡系、80…平行光線、82…物理的入口開口、
84…第1のレンズ、86…第2のレンズ、88…入口
瞳孔、90…出口瞳孔、100…小視野角スキャナ、1
02…ポリゴン走査ホイール、104,104´,10
4´´…ファセット、106…第1の鏡、108…第2
の鏡、110…第3の鏡、112…第4の鏡、114…
光線、120…反射走査システム、120…ポリゴン走
査ホイール、140,140´,140´´…ファセッ
ト、160…エッジ部、180…両凸対物レンズ、20
0…再方向づけ鏡、220…両凸副レンズ、240…入
射光束、280…光束、300…中心光線、320…反
射光束、340…光束、360…射出光束(反射光
束)、380…第3の正のレンズ、400…射出光束。
ル、14,14´,14´´…ファセット、16…エッ
ジ部、18…両凸対物レンズ、20…再方向づけ鏡、2
2…両凸副レンズ、24…入射光束、28…光束、32
…反射光束、34…光束、36…射出光束、40…小視
野角スキャナ、42…ポリゴン走査ホイール、44,4
4´,44´´…ファセット、46…エッジ部、48,
50…反射鏡、52…両凹レンズ、54…両凸レンズ、
56…入射光束、62…転換光束、64…射出光束、6
6…反射光束、70…転換光束、72…光束、78…天
体望遠鏡系、80…平行光線、82…物理的入口開口、
84…第1のレンズ、86…第2のレンズ、88…入口
瞳孔、90…出口瞳孔、100…小視野角スキャナ、1
02…ポリゴン走査ホイール、104,104´,10
4´´…ファセット、106…第1の鏡、108…第2
の鏡、110…第3の鏡、112…第4の鏡、114…
光線、120…反射走査システム、120…ポリゴン走
査ホイール、140,140´,140´´…ファセッ
ト、160…エッジ部、180…両凸対物レンズ、20
0…再方向づけ鏡、220…両凸副レンズ、240…入
射光束、280…光束、300…中心光線、320…反
射光束、340…光束、360…射出光束(反射光
束)、380…第3の正のレンズ、400…射出光束。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイビッド・フィンク アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90056、ロサンゼルス、ラシネガ・ブール バード 6030
Claims (5)
- 【請求項1】 多面ポリゴン走査ホイールの第1のファ
セット上に向かい光束を照射する工程と;走査手順に従
い上記多面ポリゴン走査ホイールを回転させる工程と;
上記第1のファセットから反射された光束を上記多面ポ
リゴン走査ホイールの第2のファセット上に向かわせる
工程と;そして、 上記第2のファセットからの反射光を上記第1のファセ
ットからの反射光に対して実質的に反対の方向において
走査する工程と;を備えたことを特徴とする小視野角走
査を得る為の方法。 - 【請求項2】 複数のファセットを含んだポリゴン走査
ホイールと;走査手順に従い上記ポリゴン走査ホイール
を回転させるホイール回転手段と;上記ポリゴン走査ホ
イールの第1のファセット上に光束を向かわせる第1の
方向づけ手段と;上記第1のファセットから反射された
光束を実質的に転換させる光束転換手段と;そして、 上記転換された光束を上記ポリゴン走査ホイールの第2
のファセット上に向かわせる第2の方向づけ手段と;を
備えており、 上記第2のファセットから反射された光束が上記第1の
ファセットから反射された光束の方向とは実質的に反対
の方向において走査される、 ことを特徴とする小視野角スキャナ。 - 【請求項3】 複数のファセットを含んだポリゴン走査
ホイールと;走査手順に従い上記ポリゴン走査ホイール
を回転させるホイール回転手段と;上記ポリゴン走査ホ
イールの第1のファセット上に光束を向かわせる第1の
方向づけ手段と;上記第1のファセットから反射された
光束を拡大する拡大手段と;上記第1のファセットから
反射された光束を実質的に転換させる光束転換手段と;
そして、 上記第1のファセットから反射された光束を上記ポリゴ
ン走査ホイールの第2のファセット上に向かわせる第2
の方向づけ手段と;を備えており、 上記第2のファセットから反射された光束が上記第1の
ファセットから反射された光束の方向とは実質的に反対
の方向において走査される、 ことを特徴とする小視野角スキャナ。 - 【請求項4】 複数のファセットを含んだポリゴン走査
ホイールと;走査手順に従い上記ポリゴン走査ホイール
を回転させるホイール回転手段と;上記ポリゴン走査ホ
イールの第1のファセット上に光束を向かわせる第1の
方向づけ手段と;そして、 上記第1のファセットから反射された光束を上記ポリゴ
ン走査ホイールの第2のファセット上に向かわせる第2
の方向づけ手段と;を備えており、 上記第2の方向づけ手段が上記光束を実質的に転換し、
上記第2のファセットから反射された光束を上記第1の
ファセットの走査方向に対して実質的であるが全くでは
ない反対の方向において走査する、 ことを特徴とする小視野角スキャナ。 - 【請求項5】 複数のファセットを含んだポリゴン走査
ホイールと;走査手順に従い上記ポリゴン走査ホイール
を回転させるホイール回転手段と;上記ポリゴン走査ホ
イールの第1のファセット上に光束を向かわせる第1の
方向づけ手段と;上記第1のファセットから反射された
光束を実質的に転換し、上記第1のファセットから反射
された光束の輻輳を変更する手段を含んでいる光束転換
手段と;そして、 上記転換された光束を上記ポリゴン走査ホイールの第2
のファセット上に向かわせる第2の方向づけ手段と;を
備えており、 上記第2のファセットから反射された光束が上記第1の
ファセットから反射された光束の方向とは実質的に反対
の方向において走査される、 ことを特徴とする小視野角スキャナ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/915,226 US5387996A (en) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | Method of obtaining a narrow field of view scan |
US915226 | 2001-07-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06160757A true JPH06160757A (ja) | 1994-06-07 |
Family
ID=25435422
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5179379A Pending JPH06160757A (ja) | 1992-07-20 | 1993-07-20 | 小視野角走査を得る為の方法及び小視野角スキャナ |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5387996A (ja) |
EP (1) | EP0580407B1 (ja) |
JP (1) | JPH06160757A (ja) |
DE (1) | DE69304278T2 (ja) |
ES (1) | ES2090877T3 (ja) |
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DE4336010C2 (de) * | 1992-10-23 | 1999-06-24 | Mitsubishi Electric Corp | Laserstrahlbearbeitungskopf für eine Schneidbearbeitung, insbesondere einen Bearbeitungskopf für eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Laserbearbeitungsvorrichtung |
JP2005070204A (ja) * | 2003-08-21 | 2005-03-17 | Seiko Epson Corp | 光走査装置および画像形成装置 |
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US6302355B1 (en) | 1999-11-02 | 2001-10-16 | Bae Systems Integrated Defense Solutions Inc. | Multi spectral imaging ladar |
US6371405B1 (en) | 1999-11-03 | 2002-04-16 | Bae Systems Integrated Defense Solutions Inc. | Optical system for LADAR guidance application |
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- 1992-07-20 US US07/915,226 patent/US5387996A/en not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-07-20 DE DE69304278T patent/DE69304278T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-07-20 ES ES93305697T patent/ES2090877T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1993-07-20 EP EP93305697A patent/EP0580407B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-07-20 JP JP5179379A patent/JPH06160757A/ja active Pending
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Also Published As
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DE69304278T2 (de) | 1997-03-20 |
EP0580407A1 (en) | 1994-01-26 |
ES2090877T3 (es) | 1996-10-16 |
EP0580407B1 (en) | 1996-08-28 |
US5387996A (en) | 1995-02-07 |
DE69304278D1 (de) | 1996-10-02 |
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