JP2772777B2 - Sun tracking device - Google Patents

Sun tracking device

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JP2772777B2
JP2772777B2 JP7289212A JP28921295A JP2772777B2 JP 2772777 B2 JP2772777 B2 JP 2772777B2 JP 7289212 A JP7289212 A JP 7289212A JP 28921295 A JP28921295 A JP 28921295A JP 2772777 B2 JP2772777 B2 JP 2772777B2
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sun
optical path
reflecting mirror
tracking
light
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哲夫 田部
勇治 茂木
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環境庁長官
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47Mountings or tracking

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星に搭載し
て、太陽を光源とし、地球を取り巻く大気層を透過した
太陽光線のスペクトル観測を行なうために太陽光線を観
測用光学系に導く太陽追尾装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sun mounted on an artificial satellite, which uses the sun as a light source and guides the sun's rays to an observation optical system in order to observe the spectrum of the sun's rays transmitted through the atmospheric layer surrounding the earth. It relates to a tracking device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の人工衛星に搭載する太陽追尾装置
は、図4に示すように、入射した太陽光線16の反射方向
を2軸ジンバル13a、13bで変化させる可動反射鏡13と、
この可動反射鏡13で反射された太陽光線を予め光軸調整
された観測用光路17および追尾制御用光路18に分割する
ハーフミラーなどの光分割器32と、観測用光路17を経た
太陽光線が入射して太陽面を形成するカセグレン型望遠
鏡11と、追尾制御用光路18を経た太陽光線が反射鏡33を
介して入射する追尾センサ12と、この追尾センサ12の出
力に基づいて2軸ジンバル13a、13bを制御し、可動反射
鏡13の反射方向を変化させるジンバル制御部14とを備え
ている。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 4, a conventional sun tracking device mounted on an artificial satellite has a movable reflecting mirror 13 that changes the direction of reflection of incident solar rays 16 by biaxial gimbals 13a and 13b.
A light splitter 32 such as a half mirror that divides the sunlight reflected by the movable reflecting mirror 13 into an observation optical path 17 and an optical path for tracking control 18 whose optical axis has been adjusted in advance, and a sunlight ray passing through the observation optical path 17 A Cassegrain telescope 11 that forms a solar surface by being incident thereon, a tracking sensor 12 that receives sunlight through a tracking control optical path 18 via a reflecting mirror 33, and a two-axis gimbal 13 a based on the output of the tracking sensor 12 , 13b to change the reflection direction of the movable reflecting mirror 13.

【0003】さらに、図5に示すように、太陽の追尾が
完了したとき、カセグレン型望遠鏡11によって合焦され
た太陽面29のうち、ほぼ中心位置においてスペクトル観
測視野を限定し、分光器などのスペクトル観測装置(図
示せず)へ入射させるために、カセグレン型望遠鏡11の
焦点位置に配置されたスリット15を備えている。
Further, as shown in FIG. 5, when the tracking of the sun is completed, the spectral observation field of view is limited almost at the center position of the solar surface 29 focused by the Cassegrain telescope 11, and the spectroscope or the like is used. A slit 15 is provided at the focal position of the Cassegrain telescope 11 so that the light can be incident on a spectrum observation device (not shown).

【0004】次に、このように構成された従来の太陽追
尾装置の追尾動作について説明する。図2に示すよう
に、人工衛星25が衛星軌道28に沿って矢印の方向に移動
して、太陽追尾装置の追尾センサ12の視野角内に一定レ
ベル以上の強度で太陽27からの太陽光線が入射するa点
に到達すると、追尾センサ12から太陽の方位角を示す太
陽方位角信号および太陽の仰俯角を示す太陽仰俯角信号
を出力するので、太陽方位角信号および太陽仰俯角信号
が入力されるジンバル制御部14は、これら2つの信号に
基づいて2軸ジンバル13a、13bを制御し、可動反射鏡13
を調整して追尾センサ12の光軸中心(望遠鏡11の光軸中
心)に太陽光線を導く。
[0004] Next, the tracking operation of the conventional sun tracking device configured as described above will be described. As shown in FIG. 2, the artificial satellite 25 moves in the direction of the arrow along the satellite orbit 28, and the solar rays from the sun 27 at a certain level or more within the viewing angle of the tracking sensor 12 of the solar tracking device. When the incident point a is reached, a sun azimuth signal indicating the azimuth of the sun and a sun elevation angle signal indicating the elevation angle of the sun are output from the tracking sensor 12, so that the sun azimuth signal and the sun elevation angle signal are input. The gimbal control unit 14 controls the two-axis gimbal 13a, 13b based on these two signals,
Is adjusted to guide the sunlight to the optical axis center of the tracking sensor 12 (the optical axis center of the telescope 11).

【0005】そして、人工衛星25が軌道28上を移動し
て、太陽27からの太陽光線の入射角が変化しても太陽光
線を追尾し続ける。
[0005] Then, even when the artificial satellite 25 moves on the orbit 28 and the incident angle of the solar ray from the sun 27 changes, it continues to track the solar ray.

【0006】追尾完了後、人工衛星25の移動中に太陽追
尾装置は、a点におけるように大気層を透過して到来し
た大気透過光を受光し、また、b点におけるように大気
層を透過することなく直接到来した太陽光線を受光する
ことができるので、大気透過光を受光したときには、大
気透過光を分光器などによってスペクトルを観測し、太
陽光線を直接受光したときには、その太陽光線を観測し
て100%受光状態の校正を行なったのち、太陽追尾シ
ーケンスを終了して強制的に外宇宙を観測して太陽光線
が入射しない0%受光状態の校正を行なって、大気透過
光のスペクトル観測データの校正を行なっている。
After the tracking is completed, the sun-tracking device receives the transmitted light transmitted through the atmospheric layer as at point a while the satellite 25 is moving, and transmits the transmitted light through the atmospheric layer as at point b. It can receive sunlight directly arriving without the need to observe the spectrum of the transmitted light through the spectroscope when receiving the transmitted light through the atmosphere. After the 100% light receiving state is calibrated, the solar tracking sequence is terminated, the outer space is forcibly observed, and the 0% light receiving state where no sunlight is incident is calibrated, and the spectrum of atmospheric transmitted light is observed. The data is being calibrated.

【0007】このような太陽追尾装置におけるスペクト
ル観測動作および校正動作は、図5に示すように、太陽
面29内のスリット・イメージ30で決まる固定した観測視
野の光線、すなわち、スリット15を通過した光線に基づ
いて行なっている。
As shown in FIG. 5, a spectrum observation operation and a calibration operation in such a sun tracking apparatus have passed through a light beam of a fixed observation field determined by a slit image 30 in the sun surface 29, that is, a slit 15. It is based on light rays.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の太陽追
尾装置においては、観測用光路17と追尾制御用光路18と
を予め光軸調整して太陽光線16を追尾しているので、太
陽面29内の特定のスリット・イメージ30内のみの光線を
利用して100%受光状態の校正を行なうことになるか
ら、太陽面29内に黒点が存在してスリット・イメージ30
内に黒点が出入りすると、入射する光量(分光器の光源
となる)が不均一になって、ばらつきを生じることがあ
る。
However, in the conventional sun tracking device, the observation light path 17 and the tracking control light path 18 are adjusted in advance in the optical axis to track the sun rays 16, so that the sun surface 29 100% of the light receiving state is calibrated by using only the light rays in the specific slit image 30 within the slit image 30.
When black spots come and go inside, the amount of incident light (which becomes the light source of the spectroscope) becomes non-uniform, which may cause variations.

【0009】このような100%受光状態の校正動作時
における入射光量の均一性を向上させるために、太陽面
29内においてスリット・イメージ30を順次移動させて観
測することが有効である。
In order to improve the uniformity of the amount of incident light during the calibration operation in the 100% light receiving state, the solar surface
It is effective to sequentially move and observe the slit image 30 in 29.

【0010】しかし、従来の太陽追尾装置において、追
尾シーケンスを中止し、追尾中止位置から太陽面29の範
囲内で2軸ジンバル13a、13bを駆動して可動反射鏡13の
角度を変化させながらスリット・イメージ30を動かし
て、100%受光状態の校正を行なうと、2軸ジンバル
13a、13bへの指令コマンド中に人工衛星の位置が変化し
て太陽面29が移動するため、太陽の中心を基準としたス
リット・イメージ30の移動位置が、ジンバル13a、13bの
回転角度と一致しない。
However, in the conventional sun tracking device, the tracking sequence is stopped, and the two-axis gimbal 13a, 13b is driven within the range of the sun surface 29 from the tracking stop position to change the angle of the movable reflecting mirror 13 while slitting.・ By moving the image 30 and calibrating the 100% light receiving condition, the 2-axis gimbal
Since the position of the satellite changes during the command command to 13a and 13b and the sun surface 29 moves, the moving position of the slit image 30 with respect to the center of the sun matches the rotation angle of the gimbal 13a and 13b do not do.

【0011】また、順次に数ステップの動作でスリット
・イメージの位置を変化させると、太陽の位置が刻々と
変化しているので太陽の中心からのスリット・イメージ
30の位置が不明となる。
When the position of the slit image is sequentially changed in several steps of operation, the position of the sun changes every moment.
The position of 30 is unknown.

【0012】この100%受光状態の校正動作は、太陽
の中心を基準として太陽面29内のどの位置で観測してい
るかを明確にする必要があり、再度100%受光状態の
校正動作を開始する際には追尾シーケンスを再開し、太
陽の中心となる基準を求めて2軸ジンバル13a、13bの角
度を再設定しなければならない。さらに、2軸ジンバル
13a、13bへのコマンド送受信に必要な時間が、太陽の移
動を無視できない程度であるから、限られた観測時間内
に視野を特定でき、かつ、太陽面29内をくまなく観測し
て100%受光状態の校正を行なうことが困難であっ
た。
In the calibration operation in the 100% light receiving state, it is necessary to clarify the position in the solar surface 29 with respect to the center of the sun as a reference, and the calibration operation in the 100% light receiving state is started again. In this case, the tracking sequence must be restarted, and the angles of the two-axis gimbals 13a and 13b must be reset in order to obtain a reference that is the center of the sun. In addition, two-axis gimbal
Since the time required for sending and receiving commands to 13a and 13b is so long that the movement of the sun cannot be ignored, it is possible to identify the field of view within a limited observation time, and observe all over the solar surface 29 for 100% It was difficult to calibrate the light receiving state.

【0013】本発明は、このような従来の太陽追尾装置
が有する課題を解決するために考えられたもので、太陽
光線を直接観測して行なう100%受光状態の校正動作
を、移動する太陽を追尾する太陽追尾制御系とは別の追
尾制御用光路の角度を変化させる太陽面内走査装置を用
いて実現する太陽追尾装置を提供することを目的として
いる。
The present invention has been conceived in order to solve the problems of such a conventional sun tracking apparatus, and performs a calibration operation of a 100% light receiving state performed by directly observing the sun rays, and a method of detecting the moving sun. It is an object of the present invention to provide a sun tracking device realized by using an in-plane scanning device that changes the angle of a tracking control optical path different from the tracking sun tracking control system.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の太陽追尾装置は、入射した太陽光線の反射
方向を変化させる可動反射鏡と、該可動反射鏡で反射さ
せられた太陽光線を第1の光路および第2の光路に分け
る光分割手段と、前記第1の光路を経て入射した太陽光
線を合焦して太陽面を形成する望遠鏡と、該望遠鏡の焦
点位置に配置されたスペクトル観測視野を限定するスリ
ットと、前記第2の光路を経て入射した太陽光線の入射
角を検出する入射角検出手段と、該入射角検出手段から
出力される入射角信号に基づいて前記可動反射鏡の反射
方向を制御する追尾制御系と、前記第2の光路の光軸を
振らせて追尾制御系により前記可動反射鏡の反射方向を
変化させることにより前記スリットのスリット・イメー
ジを前記太陽面内で走査させる太陽面内走査手段とによ
り構成されている。
In order to achieve this object, a sun tracking apparatus according to the present invention comprises a movable reflecting mirror for changing the direction of reflection of incident sunlight, and a sun reflected by the movable reflecting mirror. A light splitting unit that splits a light beam into a first optical path and a second optical path, a telescope that forms a solar surface by focusing sunlight rays incident through the first optical path, and a telescope that is disposed at a focal position of the telescope. A slit for limiting the spectral observation field of view, an incident angle detecting means for detecting an incident angle of sunlight incident through the second optical path, and the movable based on an incident angle signal output from the incident angle detecting means. A tracking control system for controlling the reflection direction of the reflecting mirror, and changing the reflection direction of the movable reflecting mirror with the tracking control system by changing the optical axis of the second optical path so that the slit image of the slit is converted to the sun light. Inside It is constituted by the solar plane scanning means for scanning the.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の太陽追尾装置は、図1に
示すように、入射した太陽光線16の反射方向を2軸ジン
バル13a、13bによって変化させる可動反射鏡13と、この
可動反射鏡13で反射された太陽光線16を予め光軸調整さ
れた観測用光路17および追尾制御用光路18に分割するハ
ーフミラーなどのピエゾ駆動光分割器19と、観測用光路
17を経た太陽光線が入射するカセグレン型望遠鏡11と、
このカセグレン型望遠鏡11の焦点位置に配置され、スペ
クトル観測視野を限定して分光器などのスペクトル観測
装置(図示せず)へ入射させるスリット15と、追尾制御
用光路18を経た太陽光線がピエゾ駆動反射鏡20を介して
入射する追尾センサ12と、この追尾センサ12の出力に基
づいて2軸ジンバル13a、13bを制御して可動反射鏡13の
反射方向を変えるジンバル制御部14とを備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIG. 1, a sun tracking apparatus according to the present invention comprises a movable reflecting mirror 13 for changing the direction of reflection of incident solar rays 16 by biaxial gimbals 13a and 13b, and a movable reflecting mirror. A piezo-driven light splitter 19 such as a half mirror for splitting the sunlight 16 reflected by 13 into an observation optical path 17 and an optical path for tracking control 18 whose optical axis is adjusted in advance, and an observation optical path.
A Cassegrain telescope 11 into which sunlight passing through 17 enters,
The slit 15 is disposed at the focal position of the Cassegrain telescope 11 and restricts a spectrum observation field of view and enters a spectrum observation device (not shown) such as a spectroscope. A tracking sensor 12 that enters through a reflecting mirror 20 and a gimbal controller 14 that controls the two-axis gimbals 13a and 13b based on the output of the tracking sensor 12 to change the reflecting direction of the movable reflecting mirror 13 are provided. .

【0016】さらに、ピエゾ駆動光分割器19およびピエ
ゾ駆動反射鏡20に対して、図3(c)に示すような段階的
に変化する波形のピエゾ駆動電圧をそれぞれ印加するピ
エゾ駆動装置21を備えている。
Further, there is provided a piezo drive device 21 for applying a piezo drive voltage having a stepwise changing waveform as shown in FIG. 3C to the piezo drive light splitter 19 and the piezo drive reflection mirror 20. ing.

【0017】なお、ピエゾ駆動電圧を印加しないで、ピ
エゾ駆動光分割器19およびピエゾ駆動反射鏡20の振れ角
をゼロとした状態において、観測用光路17の光軸と追尾
制御用光路18の光軸とが一致するように予め光軸調整さ
れている。
In the state where the deflection angle of the piezo drive light splitter 19 and the piezo drive reflection mirror 20 is set to zero without applying the piezo drive voltage, the optical axis of the observation optical path 17 and the light of the tracking control optical path 18 are changed. The optical axis is adjusted in advance so that the axis coincides with the axis.

【0018】次に、このように構成された太陽追尾装置
における追尾動作を説明する。図2のa点において、太
陽を追尾しながら大気層を透過してくる大気透過光のス
ペクトル観測は、従来の装置と同様な方法で行なわれ
て、図3(a)に示すように、太陽面29の中心部のスリッ
ト・イメージ30の視野を通過した光線に基づいてスペク
トル観測が行なわれる。
Next, a tracking operation in the sun tracking device thus configured will be described. At the point a in FIG. 2, the spectrum observation of the transmitted light through the atmosphere while tracking the sun is performed in the same manner as in the conventional apparatus, and as shown in FIG. Spectral observations are made based on light rays that have passed through the field of view of the slit image 30 at the center of the surface 29.

【0019】そして、太陽の追尾を継続しながら人工衛
星25が図2のb点に到達すると、大気層を透過すること
なく直接到来した太陽光線を受光することによる100
%受光状態の校正動作のシーケンスに移行する。
When the satellite 25 reaches the point b in FIG. 2 while continuing the tracking of the sun, the satellite 25 receives the directly arriving sunlight without passing through the atmospheric layer.
Shift to the calibration operation sequence in the% light receiving state.

【0020】この100%受光状態の校正動作のシーケ
ンスにおいては、太陽面29内を上下方向にスリット・イ
メージ31を移動させることにより太陽面29内を走査して
観測する。
In the sequence of the calibration operation in the 100% light receiving state, the sun image 29 is scanned and observed by moving the slit image 31 vertically in the sun surface 29.

【0021】太陽面29内を走査するために、ピエゾ駆動
装置21よりピエゾ駆動光分割器19およびピエゾ駆動反射
鏡20に対して、図3(c)の波形図に示すような段階的に
変化するピエゾ駆動電圧をそれぞれ印加して、追尾セン
サ12に入射する追尾制御用光路18を振れ角(+nθ〜+
1θ、0、−1θ〜−nθ)で段階的に振らせる。
In order to scan the inside of the solar surface 29, the piezo driving device 21 changes the piezo driving light splitter 19 and the piezo driving reflecting mirror 20 stepwise as shown in the waveform diagram of FIG. Piezo drive voltages are applied, and the tracking control optical path 18 incident on the tracking sensor 12 is shifted by a deflection angle (+ nθ to + nθ).
(1θ, 0, −1θ to −nθ).

【0022】このようにして、追尾センサ12に入射する
追尾制御用光路18を段階的に振らせると、追尾センサ12
から出力される太陽方位角信号および太陽仰俯角信号が
変化するから、追尾センサ12、ジンバル制御部14、2軸
ジンバル13a、13b、可動反射鏡13よりなるフィートバッ
ク追尾制御系によって、可動反射鏡13は、追尾センサ12
が出力する太陽方位角信号および太陽仰俯角信号が、と
もにゼロとなるように制御される。
As described above, when the tracking control optical path 18 incident on the tracking sensor 12 is swung stepwise, the tracking sensor 12
Since the sun azimuth signal and the sun elevation / depression angle signal output from the camera change, the movable reflecting mirror 13 is a tracking sensor 12
Are controlled so that both the sun azimuth signal and the sun elevation / depression angle signal output by the controller become zero.

【0023】したがって、可動反射鏡13で反射されてカ
セグレン型望遠鏡11に入射する太陽光線16の入射方向も
同様に変化するから、合焦された太陽面29は、図3(b)
に点線で示すように、上下方向に移動するので、結果的
に図3(b)に点線で示すように、スリット・イメージ31
が移動して、太陽面29内を+nθ〜−nθにわたって走
査することができる。
Therefore, the incident direction of the sunlight 16 reflected by the movable reflecting mirror 13 and incident on the Cassegrain telescope 11 changes in the same manner, so that the focused solar surface 29 is shown in FIG.
As shown by the dotted line in FIG. 3B, the slit image 31 is moved up and down. As a result, as shown by the dotted line in FIG.
Moves to scan the sun surface 29 over + nθ to −nθ.

【0024】この発明の実施の形態においては、ピエゾ
駆動光分割器19およびピエゾ駆動反射鏡20を追尾制御用
光路18に配置して、太陽面29内の走査範囲を各々に分担
(+nθ〜+1θおよび−1θ〜−nθ)させている。
すなわち、第3図(a)、(b)に示すように、太陽面29内
でスリット・イメージ30を上から下(+nθから−n
θ)へ移動させる際には、ピエゾ駆動光分割器19を+n
θ〜+1θ〜0へ振らせるようにピエゾ駆動電圧を印加
して段階的に変化させ、同様に、ピエゾ駆動反射鏡20を
0〜−1θ〜−θnまで段階的に変化させることにより
カセグレン型望遠鏡11に入射する太陽光線16の入射角が
+nθから−nθまで変化する。
In the embodiment of the present invention, the piezo driving light splitter 19 and the piezo driving reflecting mirror 20 are arranged in the tracking control optical path 18 so that the scanning range in the solar surface 29 is shared among them (+ nθ to + 1θ). And -1θ to -nθ).
That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, the slit image 30 is shifted from top to bottom (from + nθ to −n) in the solar surface 29.
θ), the piezo drive light splitter 19 is set to + n
A Cassegrain type telescope is obtained by applying a piezo drive voltage so as to swing from θ to + 1θ to 0 and changing the piezo drive reflector 20 stepwise from 0 to -1θ to -θn. The incident angle of the sunlight 16 incident on 11 changes from + nθ to −nθ.

【0025】通常、ピエゾ駆動素子の振れ角は印加電圧
に依存するが、0.1〜0.15度程度が一般的であり、
特に、宇宙環境における高電圧の使用は、放電などの危
険性から100V程度の低電圧駆動型のピエゾ素子が望
まれるため、ピエゾ駆動光分割器19およびピエゾ駆動反
射鏡20を用いて太陽面29内の走査を行なうことが有効で
ある。
Usually, the deflection angle of the piezo drive element depends on the applied voltage, but is generally about 0.1 to 0.15 degrees.
In particular, when a high voltage is used in a space environment, a low-voltage driven piezo element of about 100 V is desired due to the danger of electric discharge and the like. It is effective to perform a scan inside.

【0026】以上の発明の実施の形態においては、ピエ
ゾ駆動光分割器19およびピエゾ駆動反射鏡20を用いた構
成について説明したが、ピエゾ駆動反射鏡20の角度変化
範囲が、太陽の視直径(観測用光路の光軸に対し±0.
25度程度)の範囲±0.125度であれば、1つのピ
エゾ駆動反射鏡と固定した反射鏡とにより同様な効果が
得られる(鏡の振れ角θであれば光軸は2θ振れる)。
In the above embodiment of the present invention, the configuration using the piezo-drive light splitter 19 and the piezo-drive reflector 20 has been described. ± 0 with respect to the optical axis of the observation optical path.
In the range of ± 0.125 degrees (approximately 25 degrees), a similar effect can be obtained by one piezo-drive reflecting mirror and a fixed reflecting mirror (the optical axis oscillates by 2θ if the mirror deflection angle is θ).

【0027】さらに、ピエゾ駆動反射鏡をm個設け、n
個(n<m)の反射鏡を同位相で反射角θを変化させる
と追尾光路をnθだけ振らせることができ、ピエゾのド
ライブ電圧を低く抑制できる。
Further, m piezo-drive reflecting mirrors are provided, and n
By changing the reflection angle θ of the (n <m) reflecting mirrors in the same phase, the tracking optical path can be shifted by nθ, and the drive voltage of the piezo can be suppressed low.

【0028】さらに、観測用光路17にビーム・スプリッ
タ22を配置して太陽光線の入射角度を検出する光センサ
23に入射させることにより、観測用光路17の角度変化
(太陽光中心に対するスリット・イメージの移動角度)
を直接モニターして、スリット・イメージの移動位置を
特定することができる。
Further, an optical sensor for arranging a beam splitter 22 in the observation optical path 17 to detect an incident angle of sunlight.
Change in angle of observation optical path 17 by entering into 23 (movement angle of slit image with respect to center of sunlight)
Can be directly monitored to determine the position of movement of the slit image.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上の発明の実施の形態に基づいく説明
から明らかなように、本発明の太陽追尾装置によると、
太陽追尾制御系と太陽面内を走査して100%受光状態
の校正動作を行なう太陽面内走査制御系とを別の制御系
で制御することにより、2軸ジンバルへのコマンドの送
受信がないので、限られた時間で100%受光状態の校
正動作を可能にし、追尾制御用光路18中の1つまたは複
数の可動反射鏡をわずかな振れ角で振らせることによ
り、太陽の中心を基準とするスリット・イメージを太陽
面内で移動することができる。
As is clear from the description based on the above embodiments of the present invention, according to the sun tracking apparatus of the present invention,
By controlling the sun tracking control system and the in-sun scanning control system that scans the sun surface and performs the calibration operation of 100% light receiving state by another control system, there is no transmission / reception of commands to the two-axis gimbal. The calibration operation of the 100% light receiving state can be performed in a limited time, and one or a plurality of movable reflecting mirrors in the tracking control optical path 18 can be swung at a small deflection angle, so that the center of the sun is set as a reference. The slit image can be moved in the sun.

【0030】さらに、観測用光路に配置されたビーム・
スプリッタと、太陽光線の入射角度を検出する光センサ
23とを設けることにより、スリット・イメージの移動位
置の特定が可能となる。
Further, the beam arranged in the observation optical path
Splitter and optical sensor that detects the incident angle of sunlight
By providing 23, the movement position of the slit image can be specified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の太陽追尾装置の実施の形態を示す構成
図、
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a sun tracking device of the present invention,

【図2】第1の実施例における人工衛星での太陽追尾シ
ーケンスを示す概略図
FIG. 2 is a schematic diagram showing a sun tracking sequence at the artificial satellite in the first embodiment.

【図3】(a)、(b)太陽面内におけるスリット・イメー
ジを示す図、(b)ピエゾ電圧とピエゾ駆動反射反射鏡の
振れ角との関係を示す波形図、
3 (a) and 3 (b) are views showing a slit image in the sun plane, FIG. 3 (b) is a waveform chart showing a relationship between a piezo voltage and a deflection angle of a piezo drive reflecting mirror,

【図4】従来の太陽追尾装置の一例を示す構成図、FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a conventional sun tracking device;

【図5】従来の太陽追尾装置におけるスペクトル観測時
と100%受光状態の校正動作時との太陽面内における
スリット・イメージを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a slit image in the solar surface at the time of spectrum observation and at the time of calibration operation of a 100% light receiving state in the conventional sun tracking device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 カセグレン型望遠鏡 12 追尾センサ 13a、13b 2軸ジンバル 13 可動反射鏡 14 ジンバル制御部 15 スリット 16 太陽光線 17 第1の光路(観測用光路) 18 第2の光路(追尾制御用光路) 19 ピエゾ駆動光分割器 20 ピエゾ駆動反射鏡 21 ピエゾ駆動装置 22 反射鏡 23 入射角検出用光センサ 24 地球 25 衛星 26 大気層 27 太陽 28 衛星軌道 29 太陽面 30 スペクトル観測視野 31 100%受光状態の校正動作時の観測視野 32 光分割器 33 反射鏡 11 Cassegrain telescope 12 Tracking sensor 13a, 13b Biaxial gimbal 13 Movable reflector 14 Gimbal controller 15 Slit 16 Sunlight 17 First optical path (optical path for observation) 18 Second optical path (optical path for tracking control) 19 Piezo drive Beam splitter 20 Piezo drive reflector 21 Piezo drive 22 Reflector 23 Incident angle detection optical sensor 24 Earth 25 Satellite 26 Atmosphere layer 27 Sun 28 Satellite orbit 29 Sun surface 30 Spectrum observation field of view 31 Calibration operation of 100% light receiving condition Observation field of view 32 Beam splitter 33 Reflector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−275511(JP,A) 特開 平4−275510(JP,A) 特開 平1−229216(JP,A) 実開 昭63−125305(JP,U) 実開 昭63−120218(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 7/18 B64G 1/00 G01C 1/00 G01J 1/02──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-275511 (JP, A) JP-A-4-275510 (JP, A) JP-A-1-229216 (JP, A) 125305 (JP, U) Fully open 1988-120218 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G02B 7/18 B64G 1/00 G01C 1/00 G01J 1/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入射した太陽光線の反射方向を変化させ
る可動反射鏡と、該可動反射鏡で反射させられた太陽光
線を第1の光路および第2の光路に分ける光分割手段
と、前記第1の光路を経て入射した太陽光線を合焦して
太陽面を形成する望遠鏡と、該望遠鏡の焦点位置に配置
されたスペクトル観測視野を限定するスリットと、前記
第2の光路を経て入射した太陽光線の入射角を検出する
入射角検出手段と、該入射角検出手段から出力される入
射角信号に基づいて前記可動反射鏡の反射方向を制御す
る追尾制御系と、前記第2の光路の光軸を振らせて追尾
制御系により前記可動反射鏡の反射方向を変化させるこ
とにより前記スリットのスリット・イメージを前記太陽
面内で走査させる太陽面内走査手段とを具備することを
特徴とする人工衛星搭載用の太陽追尾装置。
A movable reflecting mirror for changing a direction of reflection of the incident sunlight; a light dividing means for dividing the sunlight reflected by the movable mirror into a first optical path and a second optical path; A telescope that forms a solar surface by focusing sunlight rays incident through the first optical path, a slit that limits a spectral observation field of view disposed at a focal position of the telescope, and a sun that enters through the second optical path. An incident angle detecting means for detecting an incident angle of a light beam, a tracking control system for controlling a reflection direction of the movable reflecting mirror based on an incident angle signal output from the incident angle detecting means, and a light in the second optical path. An in-plane scanning means for scanning a slit image of the slit in the sun plane by changing a reflection direction of the movable reflecting mirror by a tracking control system by swinging an axis. Satellite board Onboard sun tracking device.
【請求項2】 太陽面内走査手段は、第2の光路に配置
された少なくとも1つのピエゾ圧電素子で駆動される可
動反射鏡であることを特徴とする請求項1に記載の太陽
追尾装置。
2. The sun tracking apparatus according to claim 1, wherein the in-sun scanning means is a movable reflecting mirror driven by at least one piezo-electric element arranged in a second optical path.
【請求項3】 太陽面内走査手段は、ピエゾ圧電素子で
駆動される光分割手段であることを特徴とする請求項1
に記載の太陽追尾装置。
3. The scanning device according to claim 1, wherein the in-sun scanning means is a light splitting means driven by a piezoelectric element.
A sun tracking device according to item 1.
【請求項4】 太陽面内走査手段は、n個のピエゾ圧電
素子で駆動される振れ角θなる可動反射鏡よりなり、n
個の可動反射鏡を同時に変化させることにより第2の光
路を振れ角2nθで振らせることを特徴とする請求項1
に記載の太陽追尾装置。
4. The in-solar-plane scanning means comprises a movable reflecting mirror having a deflection angle θ driven by n piezo-electric elements.
2. The method according to claim 1, wherein the second optical path is swung at a deflection angle of 2n.theta. By simultaneously changing the number of movable reflecting mirrors.
A sun tracking device according to item 1.
【請求項5】 スペクトル観測時であって太陽面内走査
手段の停止時に、第1の光路および第2の光路の光軸を
基準位置に調整することを特徴とする請求項1に記載の
太陽追尾装置。
5. The solar system according to claim 1, wherein the optical axes of the first optical path and the second optical path are adjusted to a reference position during spectrum observation and when the in-plane scanning unit is stopped. Tracking device.
【請求項6】 第1の光路に配置されて、校正動作時に
おける太陽光線の入射角を検出する入射角センサを設け
たことを特徴とする請求項1に記載の太陽追尾装置。
6. The sun tracking device according to claim 1, further comprising an incident angle sensor disposed in the first optical path and detecting an incident angle of the sunlight at the time of the calibration operation.
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