JP2955489B2 - 天体自動導入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、天体望遠鏡の視野へ目
標天体を自動的に捕らえる天体自動導入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】天体望遠鏡における赤道儀の駆動は、ス
テッピングモーターをはじめとする電子的に制御された
モーターで行われている。モーターを一定の制御下で駆
動するために不可欠な構成として、モーターへ所定のド
ライブ信号を供給するためのドライバーと、ドライバー
に対してモーターの回転速度や回転方向を定める指令信
号を供給するためのコントローラーが挙げられる。この
コントローラーに正転指令、逆転指令、速度設定指令を
適当な時間与えることによりモーターが制御され天体望
遠鏡の赤道儀が適当に駆動することとなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、天体望
遠鏡を支持する赤道儀は一般的に減速ギアを適宜装備し
ているため、モーターの回転方向に対する軸の回転方向
も赤道儀の各軸とモーターの回転軸間に介在するギア構
成によって異なる他、極軸や赤緯軸が一回転する間にロ
ータリーエンコーダが出力するパルス数もそれぞれ異な
る。又、望遠鏡を高速で回転駆動すると極めて大きな慣
性軸モーメントがかかるため、赤道儀を高速駆動した際
の加速特性や減速特性は個々の望遠鏡によって異なって
いる。

【０００４】そのため、天体自動導入装置のほとんどは
特定の天体望遠鏡用に開発された専用装置であり、一つ
の装置をハードウエアやソフトウエアを変更することな
く多種の天体望遠鏡に共用することは極めて困難であっ
た。しかも、天体望遠鏡の視野へ天体を導入する作業は
極めて繊細であり、いかに制御装置が優れていても赤道
儀の据付精度が粗悪（据付誤差有り）であったり接合部
における直角度・平行度の狂い（直角誤差）があれば低
倍率であっても視野の中に目標天体を導入できないとい
う問題があった。

【０００５】本発明は、上記実情に鑑み装置本体のハー
ドウエア構成やソフトウエアに変更を加えることなく既
存の天体望遠鏡の仕様や精度に合わせた制御が成される
よう容易に調整し得る汎用性の高い天体自動導入装置の
提供を目的として成されたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく成
された本発明による天体自動導入装置は、極軸と赤緯軸
がそれぞれ回転速度制御及び回転角度制御可能なモータ
ーで駆動し且つ極軸と赤緯軸の回転状況に即したパルス
信号を出力する赤道儀で支持された天体望遠鏡の視野へ
目標天体を自動的に捕らえるべく、前記パルス信号を計
数する赤経カウンター及び赤緯カウンターと、天体の名
称を２０００年分点座標とともに保持する天体記憶部
と、２０００年分点座標を現分点座標に変換し大気差に
基づいて補正する目標座標形成手段と、天体望遠鏡の向
きを示す指向座標を保持する指向座標記憶部と、指向座
標を時間の経過とともに更新する指向座標更新手段と、
指向座標を目標座標に一致させるべく各モーターを駆動
するための駆動データを赤経カウンター及び赤緯カウン
ターの数値に基づいて導出する駆動データ形成手段を設
けた天体自動導入装置において、赤道儀の直角誤差や据
付誤差に起因するところの指向座標に対する天体望遠鏡
の向きのずれを、可視空域を複数に分割して成る小空域
毎に設定した修正データとして保持し得る修正データ記
憶部と、修正データを前記駆動データへ算入し前記駆動
データを修正するデータ修正手段を設けたことを特徴と
するものである。

【０００７】

【作用】赤経カウンター及び赤緯カウンターの増減状況
と極軸及び赤緯軸の回転方向との関連データ並びに極軸
及び赤緯軸が一回転で出力するパルス数を含む接続情報
を、駆動データを導出する際の補助データとして保持す
る接続情報記憶部を設けることにより、ギア構成が異な
る赤道儀或いは極軸や赤緯軸の一回転に対して出力する
パルス数が異なる赤道儀であっても接続情報を書き替え
ることで正転、逆転を切替えることや回転角度の調整が
可能となる。

【０００８】更に、赤道儀の直角誤差及び据付誤差に起
因する指向座標に対する天体望遠鏡の向きのずれを修正
データとして保持し得る修正データ記憶部と、修正デー
タに基づき駆動データを修正するデータ修正手段を設け
ることにより、修復困難な誤差を有する赤道儀に対する
適応性も高まる。

【０００９】

【実施例】以下本発明による天体自動導入装置の一例を
図面に基づき詳細に説明する。本実施例は、ユーザーが
認識しやすい簡単な操作を行うことにより極軸１を回転
させる赤経モーター３や赤緯軸２を回転させる赤緯モー
ター４のモーター駆動装置（ドライバー、コントローラ
ー）１９へ、正転指令、逆転指令、速度設定指令より成
る駆動信号群を出力し自動的に目標天体を天体望遠鏡６
の視野に捕らえようとするもので、ＣＰＵ、メモリー、
各種周辺ＬＳＩより成る制御回路２０を具備するいわゆ
るコンピュータシステムを構成し、メニューや登録デー
タ等を標示するディスプレイ装置２１と、テンキーやカ
ーソル移動キー或いは登録キーなどを含む操作装置２２
を付設したものである。

【００１０】前記制御回路２０は、天体記憶部９、指向
座標記憶部１１、接続情報記憶部１４、回転特性記憶部
１６、修正データ記憶部１７並びに赤経カウンター７、
赤緯カウンター８、目標座標形成手段１０、指向座標更
新手段１２、駆動データ形成手段１３、データ修正手段
１８を構成する。以下に、各構成要素の詳細を説明す
る。尚、本実施例で制御する赤道儀５は、その駆動装置
としての赤経モーター３や赤緯モーター４にステッピン
グモーターを使用し、極軸１と赤緯軸２の回転状況に即
したパルス信号を出力するように各軸１，２へ適当なロ
ータリーエンコーダ（例えば、検出能力：６０秒角から
１８０秒角）２３を付設した。

【００１１】天体記憶部９、指向座標記憶部１１、接続
情報記憶部１４、回転特性記憶部１６、修正データ記憶
部１７は、それぞれメモリー内に所定領域づつの確保が
成されており、様々な手段の起動に応じて読みだしや書
き込みが成される。

【００１２】天体記憶部９は、観測頻度の高い天体の名
称をその２０００年分点における赤道座標とともに登録
して成る既成ライブラリーと、ユーザーが独自で作成す
る個人ライブラリーより成り、個人ライブラリーにあっ
ては、個人的に登録しておきたい天体の名称と赤道座標
とが対応した状態で複数保存できるだけのメモリー領域
が確保され、天体の名称と赤道座標の登録、削除は全て
ディスプレイ装置２１と操作装置２２を介在した対話型
処理にて行われる。

【００１３】指向座標記憶部１１は、天体望遠鏡６の向
きを示す指向座標を赤道座標で保存すると共に、望遠鏡
６が天頂を向いている時の赤経カウンター７及び赤緯カ
ウンター８のカウント値を０とした（以下、この主軸１
及び赤緯軸２の状態をそれらの回転に係る原点とみな
す）現時点におけるカウント値を前記指向座標に関連付
けて保存するメモリー領域である。この領域の内容は指
向座標更新手段１２にて適宜更新される。

【００１４】接続情報記憶部１４は、赤経カウンター７
及び赤緯カウンター８が計数した値の増減状況と、極軸
１及び赤緯軸２の回転方向とを関連付けて成る関連デー
タ並びに極軸１或いは赤緯軸２が一回転に付き出力する
パルス数より成る接続情報を補助データとして保存する
ためのメモリー領域である。この接続情報を得る際に
は、ディスプレイ装置２１に基準座標を表示しつつ、赤
経モーター３と赤緯モーター４のそれぞれに対し５秒間
（図２におけるＡの時間）高速駆動を連続する試動信号
を供給し、図３の処理を含む対話型処理により入力が行
えるようにしてある。尚、極軸１或いは赤緯軸２が一回
転に付き出力するパルス数についても対話型処理で同様
に登録できる。

【００１５】回転特性記憶部１６は、赤経モーター３と
赤緯モーター４それぞれについて、前記試動信号を遮断
した時点から恒星時に至るまでの過渡特性を回転特性デ
ータとして保持するメモリー領域である。本実施例の回
転特性データは、過渡時において試動信号の遮断から５
秒間（図２におけるＢの時間）にロータリーエンコーダ
２３から出力されるパルス数を赤経カウンター７や赤緯
カウンター８にて計数した値とした。これは各種赤道儀
５の加速や減速は一般的に５秒以内に終了し、しかも、
それらの加速と減速の度合いはほぼ等しく一定であり、
例えば、加速時や減速時における回転速度の時系列デー
タを取得するといった比較的厳密なデータに基づく制御
と比較しても、汎用性のある天体自動導入装置を用いる
レベルの天体望遠鏡６の精度から見れば実用面において
ほとんど遜色の無い導入結果が得られるという経験則に
基づくものである。

【００１６】こうした、各モーター３，４の起動から停
止に至るまでの基本的な回転特性データを、駆動データ
を導出する際の補助データとして保持する回転特性記憶
部１６を設けることにより、その赤道儀特有の回転特性
に適した制御をすることが可能となる。

【００１７】修正データ記憶部１７は、赤道儀５の直角
誤差や据付誤差に起因する指向座標に対する天体望遠鏡
６の向きのずれを修正データとして保持するメモリー領
域である。直角誤差及び据付誤差による修正データは、
観測時においてユーザーが登録するものであり、２００
０年分点座標から導出された目標座標と実際に目標天体
が導入される指向座標との差分をパルス数に換算し、そ
の修正方向に相当するプラス符号又はマイナス符号を付
したものである。直角誤差及び据付誤差による修正デー
タは、可視空域２４を複数に分割して成る小空域２５毎
に設定され、例えば可視空域２４を東西南北に４分割
し、更に天頂を基準として同心円弧状に２分割して８つ
の小空域２５を設定する。

【００１８】指向座標更新手段１２は、制御回路２０の
内蔵時計（図示せず）を利用して、例えば、電源切断時
から再投入時までの時間と恒星時とで赤経の時間的変位
を算出し、その時間的変位を赤経の変位やパルス数の変
位に換算することによって、指向座標記憶部１１に保存
した指向座標や赤経カウンター７及び赤緯カウンター８
のカウント値を適宜更新するものである。その際、電源
切断時における指向座標記憶部１１の内容を電源切断中
にも保持する必要があるが、例えば、対象となるメモリ
ーとして電源が切断されてもデータが消失しない不揮発
性メモリーを使用するなどすれば良い。内蔵時計は、電
源が切断された際にもリチウム電池等のバックアップ電
源にて駆動しており、必要時おいて常に正確な日付や時
刻を得ることができる。

【００１９】一方、電源切断時など制御管理下にない場
合において手動で天体望遠鏡６の向きが変えられた場
合、指向座標記憶部１１の内容と、手動により変えられ
た望遠鏡６の向きに相当する指向座標やカウント値が一
致しない状態となり、指向座標やカウント値の再設定が
必要となる。そこで本実施例では、極軸１及び赤緯軸２
に付設するロータリーエンコーダ２３として、前記原点
が検出でき検出時にパルス信号を出力するものを使用
し、そのパルス信号で赤経カウンター７や赤緯カウンタ
ー８をクリアする原点修正手段を設けることによって、
指向座標の再設定をしなくとも各軸１，２について一度
原点を通過すれば正しいカウント値を得ることができる
ようにしてある。

【００２０】図６は、本実施例における目標天体の自動
導入に際しての大まかな制御フローである。先ず、操作
装置２２からの入力データで目標天体を特定する。目標
座標形成手段１０は、既成ライブラリー又は個人ライブ
ラリーから目標天体の２０００年分点座標を取得し、該
２０００年分点座標に所定の演算を施して現分点座標を
導出し、更にそれを地平座標に換算する。計算上は現分
点座標に鏡筒の向きを合わせれば目標天体を導入するこ
とができるはずであるが、高度角、方位角或いは季節に
応じて浮き上がり現象等が生じ天体望遠鏡６の視野に入
らない場合があるので、標高、気圧、温度、湿度などを
大気差に関する方程式の変数に代入して補正値を算出し
現分点座標に算入する。以上の処理によって目標座標が
形成される。

【００２１】次に、その目標座標が可視空域２４である
か否かを判定し、可視空域２４に存在する場合は、その
可視空域２４を例えば図４のごとく８分割して成る小空
域２５で区画しいずれの小空域２５に存在するかを判断
する。目標座標が位置するとされた小空域２５は、天体
望遠鏡６及びその赤道儀５の直角誤差或いは据付誤差に
ついて目標座標を修正する際に参照し、また修正データ
を登録する際の領域単位となる。

【００２２】目標天体の導入は、以上の通り導かれた目
標座標に天体望遠鏡６の向きを合わせるべく駆動信号を
赤経モーター３及び赤緯モーター４のモーター駆動装置
１９へ供給することにより達成される。駆動データ形成
手段１３は、目標座標と指向座標の赤経及び赤緯各々の
差分をロータリーエンコーダ２３の分解能に基づき目標
天体を導入するまでの極軸１や赤緯軸２の回転に伴って
ロータリーエンコーダ２３，２３が出力するであろうパ
ルス数に換算した駆動パルス数を算出する。なお、ここ
で言うところの駆動データとは、前記駆動パルス数と先
に記した正転指令、逆転指令、速度設定指令より成る駆
動信号群とを総称するものである。

【００２３】各モーター３，４の回転方向は目標座標と
指向座標の赤経及び赤緯の大小関係にて特定する。赤道
儀５の構造によっては複数の導入態様があるが、複数の
選択肢が存在することは自動制御をするに際して必ずし
も有益でないし、駆動態様によっては鏡筒が赤道儀に衝
突するおそれもあるので、可動領域や最大回転角等に制
約を設けた方が都合が良い。本実施例ではそれらの制約
を設けてあるので、その制約を加味しモーター３，４の
回転方向と駆動パルス数を算出する。そして、目標座標
が導入可能な領域であるか否かを判定し、導入不能領域
に含まれていればその旨を知らせる処理を施す一方、万
一の誤動作による機器破損を防止するために、赤経リミ
ットスイッチ２６及び赤緯リミットスイッチ２７、鏡筒
水平リミットスイッチ２８など、天体望遠鏡６が可動領
域の限界に達したことを検知するセンサーが設けてあ
る。

【００２４】続いて、データ修正手段１８が働き、赤道
儀の直角誤差或いは据付誤差に起因する修正データを修
正データ記憶部１７から取り出して駆動データ形成手段
１３で導かれた駆動パルス数に算入し、本実施例におい
て自動導入の基準となる最終的な駆動パルス数を導き出
す。前記修正データは、本発明による天体自動導入装置
のような汎用装置を用いるレベルの望遠鏡の導入誤差の
うち最も大きな位置を占めるものであり、精度の悪い天
体望遠鏡６にあっては、この誤差の修正を行わない限り
自動導入は困難である。

【００２５】赤経モーター３と赤緯モーター４の回転方
向と駆動パルス数が決まると、駆動データ形成手段１３
は、各モーターの駆動パルス数を駆動速度について振り
分ける。尚、本実施例で使用したモーター及びモーター
駆動装置１９は、駆動速度を高速（対恒星時２００倍速
以上）、中速（対恒星時２０倍速程度）、低速（対恒星
時倍速程度）の３段に切り替え得るものであるが、自動
導入に際しては高速と中速のみを使用した。

【００２６】高速駆動パルス数（軸が高速回転している
間にロータリーエンコーダから出力するパルス数）を算
出する際は、前記回転特性記憶部１６の回転特性データ
と駆動パルス数とを比較し、駆動パルス数が回転特性デ
ータの２倍以上であれば、高速駆動パルス数を駆動パル
ス数から回転特性データを減じた値に設定し、駆動パル
ス数が回転特性データの２倍未満であれば、高速駆動パ
ルス数を駆動パルス数の半分に設定する。本実施例は、
高速駆動パルス数をカウントする間のみ赤経モーター３
や赤緯モーター４に対して高速駆動信号を出力し、その
間モーターは加速し時には定速（高速）に至るが、高速
駆動信号の遮断と共に減速して恒星時に至る。

【００２７】赤道儀５の高速駆動が終了し極軸１の動き
が恒星時に至ったとき天体望遠鏡６の指向座標と目標天
体の修正された目標座標はほぼ一致しているが、赤道儀
５が高速駆動している間にも天体は恒星時で移動してい
るため、比較的長時間高速駆動していた場合には目標天
体が導入されていない場合がある。そこで、高速で駆動
していた時間に対する恒星時による天体の移動量をロー
タリーエンコーダのパルス数に換算し、ロータリーエン
コーダから出力されるパルスがそのパルス数となるまで
の期間だけ極軸１を駆動する赤経モーター７のモーター
駆動装置１９に対し中速駆動信号を出力する。

【００２８】以上で天体の自動導入が完了する。これま
では修正データが登録してある例についての説明した
が、赤道儀５の直角誤差や据付誤差に関する小空域２５
別の修正データが修正データ記憶部１７に登録されてい
ない場合には導入できていないことがある。その際は導
入後一定時間（例えば３分間）に限り望遠鏡６の向きの
修正を可能とし、その間ユーザーのボタン操作による赤
道儀５の低速駆動を待って、それで変化した座標の差分
をパルス数に換算し修正データとして登録する処理が続
けられている。その処理の一例を図５に示す。

【００２９】修正データの登録に先立って、修正データ
を登録することができるか否かを判定する。それは、前
記個人ライブラリーから選択した天体を目標とした場
合、その座標は登録の際に２０００年分点座標を登録し
たとは限らないからである。即ち、２０００年分点座標
以外を登録したものについて小空域２５別で修正データ
を修正データ記憶部１７に登録すると２０００年分点座
標を登録した既成ライブラリーより選択した天体の自動
導入に際してその修正データの算入がかえって誤差を拡
大する結果となり兼ねないからである。よって、修正デ
ータの登録は既成ライブラリーに登録してある天体に限
られる。

【００３０】本発明は以上のごとく構成され、目標天体
を選択すると自動的に赤道儀５が駆動し天体望遠鏡６の
視野へ目標天体を導入する。尚、以上の処理は、天体記
憶部９、指向座標記憶部１１、接続情報記憶部１４、回
転特性記憶部１６、修正データ記憶部１７並びに赤経カ
ウンター７、赤緯カウンター８、目標座標形成手段１
０、指向座標更新手段１２、駆動データ形成手段１３、
データ修正手段１８を具備した制御の一例をしめしたも
のであり、各構成要素の構造や制御の流れは適宜変更し
得るものである。

【００３１】

【発明の効果】以上のごとく本発明による天体自動導入
装置を使用すれば、ギア構成が異なる赤道儀或いは極軸
や赤緯軸の一回転に対して出力するパルス数が異なる赤
道儀であっても接続情報を含む登録データを書き替える
ことで正転、逆転を切替えることや回転角度の調整が可
能となり、使用した赤道儀特有の回転特性に適した制御
をすることが可能となる。更に、赤道儀の直角誤差や据
付誤差に対する適応性も高まり、汎用性が高く正確な天
体の自動導入が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による天体自動導入装置の一例を示す構
成図である。

【図２】補助データを登録する際のモーターの試動状態
の一例を示す回転速度のタイムチャートである。

【図３】接続情報を登録する処理の一例を示すフローチ
ャートである。

【図４】可視空域の分割例を示す説明図である。

【図５】修正データを登録する処理の一例を示すフロー
チャートである。

【図６】上記実施例における主な処理の流れを示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ 極軸 ２ 赤緯軸 ５ 赤道儀 ６ 天体望遠鏡 ７ 赤経カウンター ８ 赤緯カウンター ９ 天体記憶部 １０ 目標座標形成手段 １１ 指向座標記憶部 １２ 指向座標更新手段 １３ 駆動データ形成手段 １４ 接続情報記憶部 １６ 回転特性記憶部 １７ 補助データ記憶部 １８ データ修正手段

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−106513（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−19856（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−35409（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−281867（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−57107（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−168109（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−91616（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−96013（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−8714（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−155018（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 23/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 極軸（１）と赤緯軸（２）がそれぞれ回
   転速度制御及び回転角度制御可能なモーターで駆動し且
   つ極軸（１）と赤緯軸（２）の回転状況に即したパルス
   信号を出力する赤道儀（５）で支持された天体望遠鏡
   （６）の視野へ目標天体を自動的に捕らえるべく、前記
   パルス信号を計数する赤経カウンター（７）及び赤緯カ
   ウンター（８）と、天体の名称を２０００年分点座標と
   ともに保持する天体記憶部（９）と、２０００年分点座
   標を現分点座標に変換し大気差に基づいて補正する目標
   座標形成手段（１０）と、天体望遠鏡（６）の向きを示
   す指向座標を保持する指向座標記憶部（１１）と、指向
   座標を時間の経過とともに更新する指向座標更新手段
   （１２）と、指向座標を目標座標に一致させるべく各モ
   ーターを駆動するための駆動データを、赤経カウンター
   （７）及び赤緯カウンター（８）の数値に基づいて導出
   する駆動データ形成手段（１３）を設けた天体自動導入
   装置において、 赤道儀（５）の直角誤差や据付誤差に起因するところの
   指向座標に対する天体望遠鏡（６）の向きのずれを、可
   視空域（２４）を複数に分割して成る小空域（２５）毎
   に設定した修正データとして保持し得る修正データ記憶
   部（１７）と、修正データを前記駆動データへ算入し前
   記駆動データを修正するデータ修正手段（１８）を設け
   たことを特徴とする天体自動導入装置。