JP3029275B2 - 太陽センサ - Google Patents
太陽センサInfo
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- JP3029275B2 JP3029275B2 JP2193856A JP19385690A JP3029275B2 JP 3029275 B2 JP3029275 B2 JP 3029275B2 JP 2193856 A JP2193856 A JP 2193856A JP 19385690 A JP19385690 A JP 19385690A JP 3029275 B2 JP3029275 B2 JP 3029275B2
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- sunlight
- photodetectors
- photodetector
- sensor
- slit
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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の姿勢決定や姿勢制御に利用
される太陽センサに関する。
される太陽センサに関する。
（従来の技術） 一般に、人工衛星等の宇宙航行体は、その航行中に姿
勢制御が必要であり、その目的のために、太陽光の入射
角を検出する太陽センサが宇宙航行体に搭載されてい
る。
勢制御が必要であり、その目的のために、太陽光の入射
角を検出する太陽センサが宇宙航行体に搭載されてい
る。
第５図で１はスリットで、遮光面２に入射する太陽光
はこのスリット１を通過する。太陽光はスリット１を通
過する際回折され、第６図（ａ）に示すような太陽光強
度分布で光検出器３に入射する。この光検出器３では、
光検出素子として例えば固体撮像素子４が用いられ、入
射する太陽光に比例した電気信号を出力する。この電気
信号は、信号処理回路５に供給される。この信号処理回
路５は、まず固体撮像素子４から出力された電気信号を
量子化し、第６図（ｂ）に示す出力信号に変換する。次
に、量子化された信号を基準レベル以上か以下かで２値
化する。例えば、第６図（ｃ）に示すように、ある基準
レベル以上の信号の場合には“1"、そのレベル未満の場
合は“0"という２値の信号に変換する。
はこのスリット１を通過する。太陽光はスリット１を通
過する際回折され、第６図（ａ）に示すような太陽光強
度分布で光検出器３に入射する。この光検出器３では、
光検出素子として例えば固体撮像素子４が用いられ、入
射する太陽光に比例した電気信号を出力する。この電気
信号は、信号処理回路５に供給される。この信号処理回
路５は、まず固体撮像素子４から出力された電気信号を
量子化し、第６図（ｂ）に示す出力信号に変換する。次
に、量子化された信号を基準レベル以上か以下かで２値
化する。例えば、第６図（ｃ）に示すように、ある基準
レベル以上の信号の場合には“1"、そのレベル未満の場
合は“0"という２値の信号に変換する。
この後、前記２値の信号が“0"から“1"及び“1"から
“0"にそれぞれ変化する位置をx1、x2とし、その中点xc
を求めることにより、第６図（ａ）の太陽光強度分布の
中心位置に相当する光検出器上の位置が得られ、この位
置から太陽光の入射角を導出する。
“0"にそれぞれ変化する位置をx1、x2とし、その中点xc
を求めることにより、第６図（ａ）の太陽光強度分布の
中心位置に相当する光検出器上の位置が得られ、この位
置から太陽光の入射角を導出する。
この方式によれば、信号処理回路で光検出器上に生じ
る太陽像の中心が撮像素子上のどの位置に相当するかを
算出し、精度良く太陽光の入射角を検出できる。
る太陽像の中心が撮像素子上のどの位置に相当するかを
算出し、精度良く太陽光の入射角を検出できる。
ところが、上述のような高精度の太陽センサにあって
は、スリット付近に付着される埃のような小さなゴミに
よる影響も無視できなくなる。例えばセンサ作製中ある
いは実際に宇宙航行体にセンサを設置した後、宇宙航行
体の振動などによって落ちてくる埃が第５図のスリット
付近に付着した場合、この埃によって太陽光が遮られ、
第６図（ｂ）に相当する光検出器３の出力信号は第７図
に示すように歪んだ波形となる。従って、太陽光入射角
度検出が高精度に行われないという問題を有していた。
は、スリット付近に付着される埃のような小さなゴミに
よる影響も無視できなくなる。例えばセンサ作製中ある
いは実際に宇宙航行体にセンサを設置した後、宇宙航行
体の振動などによって落ちてくる埃が第５図のスリット
付近に付着した場合、この埃によって太陽光が遮られ、
第６図（ｂ）に相当する光検出器３の出力信号は第７図
に示すように歪んだ波形となる。従って、太陽光入射角
度検出が高精度に行われないという問題を有していた。
（発明が解決しようとする課題） 上述したように、従来の太陽センサはスリット付近に
埃などのゴミが付着した場合、光検出器の出力信号に歪
みが生じ、高精度な太陽光の角度検出を行うことができ
なかった。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
ゴミによる影響を無くし、より高精度な太陽センサを提
供することを目的とする。
埃などのゴミが付着した場合、光検出器の出力信号に歪
みが生じ、高精度な太陽光の角度検出を行うことができ
なかった。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
ゴミによる影響を無くし、より高精度な太陽センサを提
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） 上記課題を達成するために、本発明は、太陽光の透過
を遮断する遮光面と、前記太陽光を透過させるために設
けられたスリットと、前記遮光面の下部に設けられ、遮
光面と所定の間隔をおき、複数の検出素子が一列にかつ
互いに所定の位置関係を持って配置されてなる複数の光
検出器と、これら複数の光検出器から出力される出力信
号の出力信号波形位置を合わせた論理和をとることによ
り太陽光入射角を算出する信号処理回路とを備えたこと
を特徴とするものである。
を遮断する遮光面と、前記太陽光を透過させるために設
けられたスリットと、前記遮光面の下部に設けられ、遮
光面と所定の間隔をおき、複数の検出素子が一列にかつ
互いに所定の位置関係を持って配置されてなる複数の光
検出器と、これら複数の光検出器から出力される出力信
号の出力信号波形位置を合わせた論理和をとることによ
り太陽光入射角を算出する信号処理回路とを備えたこと
を特徴とするものである。
（作用） 上記した第１の特徴の構成にあっては、複数の光検出
器を用いゴミ等の影響によって一つの光検出器の出力信
号に歪みが生じたとしても他のゴミの影響のない他の光
検出器の出力信号と論理和をとることにより、歪みのな
い出力信号が得られ高精度な角度検出が可能となる。ま
た、第２の特徴の構成にあっては、スリットが複数の光
検出器に対して所定の角度傾けて設置されていることか
ら、センサ視野角が増大し、一方の光検出器が故障した
とき他の検出器がバックアップの役割を果たし信頼性の
増大した太陽センサが実現できる。
器を用いゴミ等の影響によって一つの光検出器の出力信
号に歪みが生じたとしても他のゴミの影響のない他の光
検出器の出力信号と論理和をとることにより、歪みのな
い出力信号が得られ高精度な角度検出が可能となる。ま
た、第２の特徴の構成にあっては、スリットが複数の光
検出器に対して所定の角度傾けて設置されていることか
ら、センサ視野角が増大し、一方の光検出器が故障した
とき他の検出器がバックアップの役割を果たし信頼性の
増大した太陽センサが実現できる。
（実施例） 本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、光検出器を複数配置し、両検出器の出力信
号の論理和をとって太陽光の入射角を求める場合の実施
例を示す図であり、第５図と同一部分には同一符号を用
い詳しい説明は省略する。
号の論理和をとって太陽光の入射角を求める場合の実施
例を示す図であり、第５図と同一部分には同一符号を用
い詳しい説明は省略する。
第１図に示すように、遮光面２下部には例えば固体撮
像素子４が一直線上に配置された光検出器が２個設置さ
れている。この構成で、例えばスリット１付近にゴミが
付着した場合は、このゴミの下部にある光検出器３の出
力は前記した第７図に示したように歪みのある波形とな
る。これに対してゴミの影響のない光検出器６の出力は
歪みのない波形となる。このときの２つの光検出器の出
力信号とデジタル信号の波形を第２図に示す。第２図
は、第６図の出力信号の波形と第７図の出力信号の波形
を重ねて示した図である。この２つの光検出器の出力信
号の論理和を信号処理回路５内で計算することによって
第２図のデジタル信号のようなゴミの影響のない光検出
器の出力波形を得ることができ、より高精度な入射角の
検出を行うことができる。なお、このデジタル信号から
太陽光の入射角を検出する手順は従来と同様である。ま
た、上記構成においてはスリットにゴミが付着していな
い場合は、複数の光検出器があることによって、一方の
光検出器が故障した場合は他の光検出器を使用すること
によって検出を続行することができるので、信頼度の高
い太陽センサを実現することができる。
像素子４が一直線上に配置された光検出器が２個設置さ
れている。この構成で、例えばスリット１付近にゴミが
付着した場合は、このゴミの下部にある光検出器３の出
力は前記した第７図に示したように歪みのある波形とな
る。これに対してゴミの影響のない光検出器６の出力は
歪みのない波形となる。このときの２つの光検出器の出
力信号とデジタル信号の波形を第２図に示す。第２図
は、第６図の出力信号の波形と第７図の出力信号の波形
を重ねて示した図である。この２つの光検出器の出力信
号の論理和を信号処理回路５内で計算することによって
第２図のデジタル信号のようなゴミの影響のない光検出
器の出力波形を得ることができ、より高精度な入射角の
検出を行うことができる。なお、このデジタル信号から
太陽光の入射角を検出する手順は従来と同様である。ま
た、上記構成においてはスリットにゴミが付着していな
い場合は、複数の光検出器があることによって、一方の
光検出器が故障した場合は他の光検出器を使用すること
によって検出を続行することができるので、信頼度の高
い太陽センサを実現することができる。
次にスリットを光検出器に対して所定の角度傾けた太
陽センサの実施例について第３図及び第４図を用いて説
明する。第３図で第１図と同一部分には同一符号を付し
詳しい説明は省略する。
陽センサの実施例について第３図及び第４図を用いて説
明する。第３図で第１図と同一部分には同一符号を付し
詳しい説明は省略する。
第３図に示すように、スリット１は光検出器３の長手
方向に対して所定の角度傾いて遮光面２上に配置されて
いる。
方向に対して所定の角度傾いて遮光面２上に配置されて
いる。
第３図に示す太陽センサを上から見た図を第４図に示
す。第４図で光検出器の受光部分すなわち固体撮像素子
４の長さを1,2つの光検出器間の距離をd,スリットと光
検出器間の距離をｈとし、スリットと光検出器とのなす
角を45゜とする。また、図中の点線で示す部分は、この
センサで測定できる入射角（センサ視野角）の限界にお
ける太陽光入射位置を示すものである。
す。第４図で光検出器の受光部分すなわち固体撮像素子
４の長さを1,2つの光検出器間の距離をd,スリットと光
検出器間の距離をｈとし、スリットと光検出器とのなす
角を45゜とする。また、図中の点線で示す部分は、この
センサで測定できる入射角（センサ視野角）の限界にお
ける太陽光入射位置を示すものである。
第５図に示した従来のセンサ視野角θは式に示す範
囲である。
囲である。
−tan-1（1/2h）≦θ≦tan-1（1/2h） …… これに対して、第３図に示す本実施例では、２つの光
検出器が用いられ、スリットが所定角度傾いていること
から、センサ視野角θは式に示す範囲となり、ｄtan4
5分従来よりセンサ視野角は拡大される。
検出器が用いられ、スリットが所定角度傾いていること
から、センサ視野角θは式に示す範囲となり、ｄtan4
5分従来よりセンサ視野角は拡大される。
−tan-1｛（L/2＋dtan45゜）/h｝≦θ θ≦tan-1｛（L/2＋dtan45゜）/h｝ …… ２つの光検出器の出力はそれぞれ信号処理回路５に入
力され、従来と同様の手順でそれぞれの光検出器上の太
陽光の入射する位置を求める。このときスリットが光検
出器に対して傾いて設置されているので２つの光検出器
で太陽光の入射する位置は異なっている。従って、信号
処理回路内ではこの傾きを考慮して信号処理が行われ、
太陽光入射角が検出される。
力され、従来と同様の手順でそれぞれの光検出器上の太
陽光の入射する位置を求める。このときスリットが光検
出器に対して傾いて設置されているので２つの光検出器
で太陽光の入射する位置は異なっている。従って、信号
処理回路内ではこの傾きを考慮して信号処理が行われ、
太陽光入射角が検出される。
本実施例では、センサ視野角を従来より拡大すること
ができると共に、一方の光検出器が故障した場合でもも
う一方の検出器で入射角を測定できるので信頼度の高い
センサが実現できる。
ができると共に、一方の光検出器が故障した場合でもも
う一方の検出器で入射角を測定できるので信頼度の高い
センサが実現できる。
また、本実施例は前述したゴミ対策としても有効なも
のである。すなわち、スリット付近に付着したゴミによ
って２つの光検出器の一方の出力に歪みが生じた場合、
２つの光検出器の出力の論理和を信号処理回路で算出す
ることにより、ゴミの影響のない高精度な太陽光入射角
の検出が可能となる。
のである。すなわち、スリット付近に付着したゴミによ
って２つの光検出器の一方の出力に歪みが生じた場合、
２つの光検出器の出力の論理和を信号処理回路で算出す
ることにより、ゴミの影響のない高精度な太陽光入射角
の検出が可能となる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
い。例えば本実施例ではスリットが１つの場合について
述べたが複数の場合でも適用可能である。
い。例えば本実施例ではスリットが１つの場合について
述べたが複数の場合でも適用可能である。
［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明では高精度で、しかもセ
ンサ視野角を拡大できると共に信頼度の高い太陽センサ
を実現することができる。
ンサ視野角を拡大できると共に信頼度の高い太陽センサ
を実現することができる。
第１図は２つの光検出器を用いた本発明の実施例の構成
を示す図であり、第２図は第１図の実施例を説明するた
めの図であり、第３図はスリットを光検出器に対して所
定の角度傾けた本発明の実施例の構成を示す図であり、
第４図は第３図の実施例を説明するための図であり、第
５図は従来の太陽センサの構成を示す図であり、第６図
は太陽光入射角検出の手順を説明するための図であり、
第７図は従来の太陽センサにゴミが付着した場合の光検
出器の出力波形を示す図である。 １……スリット、２……遮光面、3,6……光検出器、４
……固体撮像素子、５……信号処理回路
を示す図であり、第２図は第１図の実施例を説明するた
めの図であり、第３図はスリットを光検出器に対して所
定の角度傾けた本発明の実施例の構成を示す図であり、
第４図は第３図の実施例を説明するための図であり、第
５図は従来の太陽センサの構成を示す図であり、第６図
は太陽光入射角検出の手順を説明するための図であり、
第７図は従来の太陽センサにゴミが付着した場合の光検
出器の出力波形を示す図である。 １……スリット、２……遮光面、3,6……光検出器、４
……固体撮像素子、５……信号処理回路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 1/00 B64G 1/36 G01C 21/00
Claims (1)
- 【請求項１】太陽光の透過を遮断する遮光面と、前記太
陽光を透過させるために設けられたスリットと、前記遮
光面の下部に設けられ、遮光面と所定の間隔をおき、複
数の検出素子が一列にかつ互いに所定の位置関係を持っ
て配置されてなる複数の光検出器と、これら複数の光検
出器から出力される出力信号の出力信号波形位置を合わ
せた論理和をとることにより太陽光入射角を算出する信
号処理回路とを具備すること特徴とする太陽センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2193856A JP3029275B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 太陽センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2193856A JP3029275B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 太陽センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0480610A JPH0480610A (ja) | 1992-03-13 |
| JP3029275B2 true JP3029275B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=16314892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2193856A Expired - Lifetime JP3029275B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 太陽センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3029275B2 (ja) |
-
1990
- 1990-07-24 JP JP2193856A patent/JP3029275B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0480610A (ja) | 1992-03-13 |
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