JP2565275B2 - 恒星センサ - Google Patents
恒星センサInfo
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- JP2565275B2 JP2565275B2 JP3101187A JP10118791A JP2565275B2 JP 2565275 B2 JP2565275 B2 JP 2565275B2 JP 3101187 A JP3101187 A JP 3101187A JP 10118791 A JP10118791 A JP 10118791A JP 2565275 B2 JP2565275 B2 JP 2565275B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical lens
- sensor
- star
- dimensional solid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/785—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system
- G01S3/786—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system the desired condition being maintained automatically
- G01S3/7867—Star trackers
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Navigation (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は恒星センサに関し、特に
宇宙航行体に搭載されて星の像を検出するためのＣＣＤ
等の二次元固体撮像素子の較正方式を改良した恒星セン
サに関する。
宇宙航行体に搭載されて星の像を検出するためのＣＣＤ
等の二次元固体撮像素子の較正方式を改良した恒星セン
サに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の恒星センサは、図３の部分断面を
含む構成図に示すように、複数のレンズを組み合わせた
光学レンズ４と、光学レンズ４の前面から受光して集光
された光を受光し、この受光面の光信号を光電変換する
ＣＣＤ等の二次元固体撮像素子（以下ＣＣＤという）２
と、このＣＣＤ２の較正を行うための擬似光発生源３
と、信号検出処理回路５とから構成される。
含む構成図に示すように、複数のレンズを組み合わせた
光学レンズ４と、光学レンズ４の前面から受光して集光
された光を受光し、この受光面の光信号を光電変換する
ＣＣＤ等の二次元固体撮像素子（以下ＣＣＤという）２
と、このＣＣＤ２の較正を行うための擬似光発生源３
と、信号検出処理回路５とから構成される。
【０００３】通常、星光は光学レンズ４でデフォーカス
され、ひとつの星像は複数の画素に広がって結像する。
これは、星の結像位置をＣＣＤの画素分解能の範囲内で
求めるために行われるもので、それら複数の画素データ
から、その星像の中心位置を算出する処理を信号検出処
理回路５上で行う。なお、この処理により得られた星像
位置をセントロイド値とよぶ。この場合に、ＣＣＤ２か
ら得られた画素データの中には、バイアス誤差として光
学レンズ４の特性による星像の歪み、光学レンズ４とＣ
ＣＤ２とのアライメントずれ、焦点距離の測定誤差等に
よる真の星像中心位置からの誤差要素が含まれている。
これらの誤差要素を取り除くために、各誤差要因を含む
誤差モデルを設定し、各誤差モデルに対応する較正方式
に従い、算出された星像中心位置に対してさらに補正処
理を行う。なお、この処理は宇宙機内に搭載される姿勢
系演算処理回路にて実行する。較正方式の各係数は、地
上における恒星センサの単体光学試験により、個々の星
像データの中心位置が真の中心位置に最も適合するよう
に求められる。また、軌道上においては擬似光発生源３
をオンとして、光を直接ＣＣＤ２の受光面全体に入射
し、信号電荷を発生させ、この信号電荷を検出すること
によりＣＣＤ２から信号検出処理回路５に至る信号検出
機能及びＣＣＤ２の各画素の感度の較正値を確認する。
また、通常恒星センサは検出した星の像を自動的に追尾
する機能を有しており、その際ＣＣＤ２画面上の一定の
範囲内の信号のみ検出するウィンドウの設定を行う機能
を有するが擬似光発生源３によって画面全体に強制的な
光入力を行っているために、ウィンドウ内のすべての画
素から出力信号が得られ、そのアドレスを確認すること
で、ウィンドウの設定機能の確認を行っていた。あるい
は擬似光発生源３をクォーツ・ガラス６の前側に設置
し、光学レンズ４を通して、ＣＣＤ２に光を入力する方
法も行われている。この場合は、光学レンズ４を含んだ
較正が可能であるが、レンズ先端部に擬似光発生源を設
置するため構造が複雑になっていた。
され、ひとつの星像は複数の画素に広がって結像する。
これは、星の結像位置をＣＣＤの画素分解能の範囲内で
求めるために行われるもので、それら複数の画素データ
から、その星像の中心位置を算出する処理を信号検出処
理回路５上で行う。なお、この処理により得られた星像
位置をセントロイド値とよぶ。この場合に、ＣＣＤ２か
ら得られた画素データの中には、バイアス誤差として光
学レンズ４の特性による星像の歪み、光学レンズ４とＣ
ＣＤ２とのアライメントずれ、焦点距離の測定誤差等に
よる真の星像中心位置からの誤差要素が含まれている。
これらの誤差要素を取り除くために、各誤差要因を含む
誤差モデルを設定し、各誤差モデルに対応する較正方式
に従い、算出された星像中心位置に対してさらに補正処
理を行う。なお、この処理は宇宙機内に搭載される姿勢
系演算処理回路にて実行する。較正方式の各係数は、地
上における恒星センサの単体光学試験により、個々の星
像データの中心位置が真の中心位置に最も適合するよう
に求められる。また、軌道上においては擬似光発生源３
をオンとして、光を直接ＣＣＤ２の受光面全体に入射
し、信号電荷を発生させ、この信号電荷を検出すること
によりＣＣＤ２から信号検出処理回路５に至る信号検出
機能及びＣＣＤ２の各画素の感度の較正値を確認する。
また、通常恒星センサは検出した星の像を自動的に追尾
する機能を有しており、その際ＣＣＤ２画面上の一定の
範囲内の信号のみ検出するウィンドウの設定を行う機能
を有するが擬似光発生源３によって画面全体に強制的な
光入力を行っているために、ウィンドウ内のすべての画
素から出力信号が得られ、そのアドレスを確認すること
で、ウィンドウの設定機能の確認を行っていた。あるい
は擬似光発生源３をクォーツ・ガラス６の前側に設置
し、光学レンズ４を通して、ＣＣＤ２に光を入力する方
法も行われている。この場合は、光学レンズ４を含んだ
較正が可能であるが、レンズ先端部に擬似光発生源を設
置するため構造が複雑になっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の恒星セ
ンサでは、バイアス的誤差を補正するための較正の係数
は、地上における光学試験においてのみ求められ、搭載
宇宙機の打上げから軌道上においては、定数として取扱
われる。そのため、宇宙機打上げ時の振動・衝撃や軌道
上の環境による影響、例えば太陽光による熱サイクル，
放射線等を反映して、較正係数の値を更新することによ
り打上げ前の性能を維持することができないという欠点
がある。また、擬似光発生源をレンズの前面に設置する
場合に、レンズ部の構造が繁雑になるという欠点があ
る。
ンサでは、バイアス的誤差を補正するための較正の係数
は、地上における光学試験においてのみ求められ、搭載
宇宙機の打上げから軌道上においては、定数として取扱
われる。そのため、宇宙機打上げ時の振動・衝撃や軌道
上の環境による影響、例えば太陽光による熱サイクル，
放射線等を反映して、較正係数の値を更新することによ
り打上げ前の性能を維持することができないという欠点
がある。また、擬似光発生源をレンズの前面に設置する
場合に、レンズ部の構造が繁雑になるという欠点があ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の恒星センサは、
恒星からの光を集光する光学レンズと、この集光された
光の受光面を画素単位で光電変換する二次元固体撮像素
子と、前記二次元固体撮像素子に入射させて地上試験と
同等の較正を行う擬似光発生源とを有する恒星センサに
おいて、前記擬似光発生源の光を点光源とするため前記
二次元固体撮像素子の焦点面の位置に設置されたスリッ
トと、前記光学レンズの前面に設置されたクォーツ・ガ
ラス面のうち光学レンズ側の面に前記スリットを通過し
た前記点光源の光を反射させるための複数の部分的鏡面
を有する。
恒星からの光を集光する光学レンズと、この集光された
光の受光面を画素単位で光電変換する二次元固体撮像素
子と、前記二次元固体撮像素子に入射させて地上試験と
同等の較正を行う擬似光発生源とを有する恒星センサに
おいて、前記擬似光発生源の光を点光源とするため前記
二次元固体撮像素子の焦点面の位置に設置されたスリッ
トと、前記光学レンズの前面に設置されたクォーツ・ガ
ラス面のうち光学レンズ側の面に前記スリットを通過し
た前記点光源の光を反射させるための複数の部分的鏡面
を有する。
【０００６】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【０００７】図１は本発明の一実施例を示す模式説明
図、図２は本実施例において擬似光発生源から出た光の
ＣＣＤ上における結像状態を示す説明図である。
図、図２は本実施例において擬似光発生源から出た光の
ＣＣＤ上における結像状態を示す説明図である。
【０００８】図１において、スリット１はＣＣＤ２と同
じ焦点面上に固定して設置され、擬似光発生源３と共に
点光源を形成する。光源が焦点面にあるために、光源を
出た光は光学レンズ４に入射し、平行光となるが、保護
用のクォーツ・ガラス６に形成されている複数の鏡面構
造７によりその一部が反射され、再び光学レンズ４に入
射する。この時、個々の鏡面にそれぞれ適当な傾斜を与
えておくことによりその像をＣＣＤ上の様々な位置に結
像させることが可能である。結像した擬似光は、図２に
示すようにある幅をもったスポット光の結像光８とな
る。この結像光８は光学レンズ４とＣＣＤ２とのアライ
メント，光学レンズ４の焦点距離の変動を含む光学特性
等が変動しなければ常に同じ像として検出される。
じ焦点面上に固定して設置され、擬似光発生源３と共に
点光源を形成する。光源が焦点面にあるために、光源を
出た光は光学レンズ４に入射し、平行光となるが、保護
用のクォーツ・ガラス６に形成されている複数の鏡面構
造７によりその一部が反射され、再び光学レンズ４に入
射する。この時、個々の鏡面にそれぞれ適当な傾斜を与
えておくことによりその像をＣＣＤ上の様々な位置に結
像させることが可能である。結像した擬似光は、図２に
示すようにある幅をもったスポット光の結像光８とな
る。この結像光８は光学レンズ４とＣＣＤ２とのアライ
メント，光学レンズ４の焦点距離の変動を含む光学特性
等が変動しなければ常に同じ像として検出される。
【０００９】従って、地上試験において擬似光の正確な
結像位置（セントロイド位置）関係を測定しておき軌道
上における擬似光の結像位置関係から両者を対応させる
のに最も適合する較正係数を求め直すことが可能とな
る。
結像位置（セントロイド位置）関係を測定しておき軌道
上における擬似光の結像位置関係から両者を対応させる
のに最も適合する較正係数を求め直すことが可能とな
る。
【００１０】従来行っていた、ＣＣＤ２より信号検出処
理回路５に至る信号検出機能、ＣＣＤ２の各画素の感度
の較正値及びウィンドウの設定機能の確認は、図２にお
ける擬似光８のうちひとつの像を含むウィンドウ９を設
定して信号を検出することにより実施することが可能で
ある。
理回路５に至る信号検出機能、ＣＣＤ２の各画素の感度
の較正値及びウィンドウの設定機能の確認は、図２にお
ける擬似光８のうちひとつの像を含むウィンドウ９を設
定して信号を検出することにより実施することが可能で
ある。
【００１１】あるいは、擬似光発生源３として、従来の
ように光を直接ＣＣＤ２に照射する方式と、本実施例の
スリット１を伴ったものと２つの光源を併用することも
可能である。擬似光発生源３をＣＣＤ２と同じフォーカ
ル・プレーン部に設置することにより、電源の確保を容
易にすると共にレンズ部の構造を単純なものとすること
が可能である。
ように光を直接ＣＣＤ２に照射する方式と、本実施例の
スリット１を伴ったものと２つの光源を併用することも
可能である。擬似光発生源３をＣＣＤ２と同じフォーカ
ル・プレーン部に設置することにより、電源の確保を容
易にすると共にレンズ部の構造を単純なものとすること
が可能である。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ＣＣＤ上
に既知の較正光を入力する擬似光用のスリットと複数の
鏡面を有するクォーツ・ガラスを備えて、宇宙機の軌道
上において恒星センサの較正を行うことにより、星の位
置検出におけるバイアス的誤差を較正する係数の値を更
新し、常に高精度の位置検出が可能になるという効果が
ある。また、擬似光発生源をＣＣＤと同じフォーカルプ
レーンに設置することにより、光学レンズを含めた較正
を可能にすると共に光学レンズの構造を簡単化すること
ができる。
に既知の較正光を入力する擬似光用のスリットと複数の
鏡面を有するクォーツ・ガラスを備えて、宇宙機の軌道
上において恒星センサの較正を行うことにより、星の位
置検出におけるバイアス的誤差を較正する係数の値を更
新し、常に高精度の位置検出が可能になるという効果が
ある。また、擬似光発生源をＣＣＤと同じフォーカルプ
レーンに設置することにより、光学レンズを含めた較正
を可能にすると共に光学レンズの構造を簡単化すること
ができる。
【図１】本発明の一実施例の恒星センサの模式説明図で
ある。
ある。
【図２】本実施例を説明する説明図である。
【図３】従来の恒星センサの構成図である。
１ スリット ２ ＣＣＤ ３ 擬似光発生源 ４ 光学レンズ ５ 信号検出処理回路 ６ クォーツ・ガラス ７ 鏡面構造 ８ 結像光 ９ ウィンドウ
Claims (2)
- 【請求項１】 恒星からの光を集光する光学レンズと、
この集光された光の受光面を画素単位で光電変換する二
次元固体撮像素子と、前記二次元固体撮像素子に入射さ
せて地上試験と同等の較正を行う擬似光発生源とを有す
る恒星センサにおいて、前記擬似光発生源の光を点光源
とするため前記二次元固体撮像素子の焦点面の位置に設
置されたスリットと、前記光学レンズの前面に設置され
たクォーツ・ガラス面のうち光学レンズ側の面に前記ス
リットを通過した前記点光源の光を反射させるための複
数の部分的鏡面を有することを特徴とする恒星センサ。 - 【請求項２】 地上試験において測定された二次元固体
撮像素子上の結像光の正確な結像位置と、打上げ後に測
定される結像光の位置とを比較し、誤差要素を補正する
係数を求める信号検出処理回路を含むことを特徴とする
請求項１記載の恒星センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3101187A JP2565275B2 (ja) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | 恒星センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3101187A JP2565275B2 (ja) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | 恒星センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04331310A JPH04331310A (ja) | 1992-11-19 |
| JP2565275B2 true JP2565275B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=14293976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3101187A Expired - Lifetime JP2565275B2 (ja) | 1991-05-07 | 1991-05-07 | 恒星センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2565275B2 (ja) |
-
1991
- 1991-05-07 JP JP3101187A patent/JP2565275B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04331310A (ja) | 1992-11-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960813 |