JP2685849B2 - ２軸スターセンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば人工衛星を含む宇宙航行体の姿勢決
定を行うスターセンサに関する。

（従来の技術） 人工衛星の姿勢決定等に使用されるスターセンサは、
第４図に示すように星光が入射するバッフル部（1a），
星光を検出するヘッド部（２），検出された星光の処理
を行う電子回路部（３）より成っている。このスターセ
ンサは、太陽光や太陽光がスターセンサのまわりの衛星
の構体に反射した光などの妨害光をしゃ断するため筒状
につくられたバッフル（４）に入射した星光を、ヘッド
部（２）内に設けられた光学系（５）でその焦点を合わ
せ、その星光を撮像素子（６）で撮像し、検出信号が電
子回路部（３）へ送られ、ここで星の位置，光の強さの
情報が得られる。これを、あらかじめ外部あるいは電子
回路部（３）内の計算機の中に持っている星の位置・等
級を考慮した星の配置図と比較し、入射した星の同定を
行うものである。

通常のスターセンサを用いて人工衛星の姿勢決定を行
う場合は、異った２方向の星の同定結果が必要である。
そのため、第５図のように２方向に向いたスターセンサ
２台（21,22）を人工衛星に配置する必要があった。

また、第６図に示すように、２台のスターセンサ（2
1,22）の２方向からのデータを時間を分けて処理するこ
とにより、電子回路部（３）を共通部分として設け、ス
ターセンサを構成することも考えられていた。

しかしながら、上記の第５図及び第６図の従来の装置
にあっては、バッフル部，ヘッド部を２方向にそれぞれ
１台ずつ配置しなければならず、人工衛星の搭載物の重
量をなるべく少なくするという観点から問題があった。

これを改善するために、駆動機構を利用して１つのス
ターセンサを交互に２方向に向けることによって２方向
の星の同定をし、姿勢決定を行うことも考えられた。し
かしこの方法では、駆動機構分の重量がかさむことと速
い周期でスターセンサの向きを変えなければならないの
で、駆動機構の寿命や信頼性に関して不安があることな
ど新たな問題が生じた。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、従来のスターセンサにあっては、人
工衛星の姿勢決定のためには２方向の星の同定結果が必
要であり、バッフル部およびヘッド部を異なった２方向
にそれぞれ配置しなければならず、人工衛星への搭載物
の重量をできるだけ少くするという点で、大きな問題点
があった。

そこで本発明では、上記の問題点を改善すべく２方向
の星の情報を得ることができるスターセンサを提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の２軸スターセンサは、２方向を向いたバッフ
ルの各々に、開閉自在のシャッタを取りつけ、一方のバ
ッフルからの星光は透過し、他方のバッフルからの星光
は反射する特徴を有するハーフミラーを設ける。そして
ハーフミラーを透過した星光及び反射した星光の撮像可
能な位置に撮像素子を配置する。さらに前記シャッター
の一方をしゃ断したとき、前記ヘッド部を通過する星の
強さ・配置により星を同定する星情報とを交互に処理す
る電子回路部とで全体を構成している。

（作用） 本発明の２軸スターセンサでは、各バッフルに入射す
る星光をハーフミラーにより１つの撮像素子に投射する
ことができる。そこで初めに一方からの星光を前記バッ
フル内に取りつけられたシャッタを閉じてしゃ断し、他
方のシャッタを開く。シャッタを開いた方のバッフルよ
り星光は入射し、撮像素子で星の強さ・位置を検出し、
電子回路部で撮像素子より得られたデータを処理する。

今度は逆に今まで開いていたシャッタを閉じ、閉じて
いたシャッタを開き、前と同じように処理を行う。これ
を交互に行うことにより、一つのヘッド部を共通のもの
として２方向の星の同定を行い、人工衛星の姿勢を決定
することができ、重量の削減を図ることができる。

（実 施 例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図は、本発明に係る２軸スターセンサの実施例を
示す。第１図に示す２軸スターセンサはバッフル
（７），（８）と、前記バッフル（７），（８）内に設
けられた液晶シャッタ（９），（10）と、ハーフミラー
（11）とを有するバッフル部（１），レンズ（12）と固
体撮像素子（13）とを有するヘッド部（２）及び電子回
路部（３）より構成されている。バッフル（７），
（８）は必要のない星光はしゃ断し、視野をせばめるた
めのものである。液晶シャッタ（９），（10）は、開閉
自在で、開いたときは星光を通過させ、閉じたときは星
光をしゃ断するもので、各バッフル（７），（８）に取
りつけられている。ハーフミラー（11）は、偏向板の性
質を利用し、一方向からの星光は透過し、もう一方から
の星光は反射する特徴を有する。

レンズ（12）は、ハーフミラー（11）を通った星光の
焦点を合わせるものである。固体撮像素子（13）は、レ
ンズ（12）を透過した星光から、星の強さ・配置を検出
するものである。検出されたデータは、信号線（14）を
通り、電子回路部（３）で星の強さ・配置の星情報が処
理され、外部あるいは電子回路部（３）内部の計算機で
星の同定が行われる。この装置で１方向ずつ星の同定を
行う場合は、第２図及び第３図に示す方法で行う。

初めに第２図に示すように、一方の液晶シャッタ
（９）を閉じ、他方の液晶シャッタ（10）を開くことに
より、バッフル（８）を通った星光はしゃ断され、バッ
フル（７）を通った星光はハーフミラー（11）に入射す
る。このとき、星光がハーフミラー（11）を透過するよ
うに、ハーフミラー（11）を設置することによって、バ
ッフル（７）を通った星光は、ヘッド部（２）に入射さ
れる。ここで星光はレンズ（12）によって焦点が合わせ
られ、固体撮像素子（13）により星の強さ・配置が検出
される。この固体撮像素子（13）から得られたタは電子
回路部（３）で処理され、外部あるいは電子回路部
（３）内部の計算機で星の同定が行われる。

今度は、第３図に示すように、今開いていた液晶シャ
ッタ（９）を閉じ、閉じていた液晶シャッタ（10）を開
くことによって、バッフル（８）を通った星光は入射
し、バッフル（７）を通った星光はしゃ断される。入射
した星光は、ハーフミラー（11）で反射され、ヘッド部
（２）へと入射する。そして前と同様の処理がなされ、
星の同定が行われる。こうして、異なる２方向からの星
情報をもとに、人工衛星の姿勢を決定することができ
る。

以上のように、２つのバッフル（７），（８）と前記
各バッフル（７），（８）内に取りつけた液晶シャッタ
（９）とハーフミラー（11）より成るバッフル部
（１），レンズ（12）と固体撮像素子（13）より成る共
通のヘッド部（２）及び電子回路部（３）からなるよう
構成することにより、ヘッド部（２）を１つ削減するこ
とができ、重量の削減を図ることができる。またスター
センサを駆動機構を用いて交互に別方向に回して２方向
の星情報を集め、姿勢決定をする場合のような機械的振
動，摩耗等の問題がなく、構成が簡単で、しかも信頼性
も高くなるものである。

［発明の効果］ 以上詳述してきたように、本発明によれば２つのバッ
フルのそれぞれにシャッタを設け、ハーフミラーを備え
ることにより、人工衛星の姿勢決定に必要な星情報を得
る２台のスターセンサのヘッド部を共通なものになるよ
う構成したことにより、スターセンサの搭載重量の削減
を図ることができ、同時に信頼性を高めるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る２軸スターセンサの実施例の構
成を示す断面図。第２図，第３図は本発明に係る２軸ス
ターセンサの実施例の動作を示す断面図。第４図，第５
図，第６図は、従来のスターセンサの構成を示す断面
図。 （７），（８）……バッフル （９），（10）……液晶シャッタ （11）……ハーフミラー （12）……レンズ （13）……固体撮像素子

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２方向を向き、星光が入射するバッフル
   と、前記各バッフル内に取り付けられたシャッタと、前
   記各シャッタを通過した星光が入射し、前記バッフルの
   一方からの星光は透過し、他方のバッフルからの星光は
   反射するハーフミラーと、前記ハーフミラーを透過した
   光及び反射した光の撮像が可能な位置に配置され、前記
   星光を撮像する撮像素子と、前記撮像素子からの検出信
   号が供給され、星情報を出力する電子回路部とを具備
   し、前記シャッタを交互に開閉することにより、前記各
   バッフルを通過し撮像素子で撮像する星の強さ・配置か
   ら電子回路部で星の同定を行った星情報を交互に得るこ
   とを特徴とする２軸スターセンサ。