JPH0480610A

JPH0480610A - 太陽センサ

Info

Publication number: JPH0480610A
Application number: JP2193856A
Authority: JP
Inventors: Hideo Hamada; 浜田　秀夫; Kazuhiko Okamoto; 岡本　二彦
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-24
Filing date: 1990-07-24
Publication date: 1992-03-13
Anticipated expiration: 2015-04-04
Also published as: JP3029275B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

（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。

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。

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Ｘｌ、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しる
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てきる。

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
る影響も無視てきなくなる。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
が生し、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。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）上記課題を解決するために本発明は、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
一列に配列されてなる複数の光検出器と、前記複数の光
検出器の出力信号の論理和をとることにより太陽光の入
射角を算出する信号処理回路により構成されることを第
１の特徴とし、太陽光の透過を遮断する遮光面と、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配列されてなる複数の光検出器
と、前記光検出器に対して所定の傾きをもって遮光面上
に配置されたスリットと、前記光検出器の出力信号より
太陽光の入射角を算出する信号処理回路により構成され
ることを第２の特徴とする。

（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
き他の検出器か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、雨検出器の出力信号
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。

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みる
。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。

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。

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
のセンサて測定できる入射角（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０式に示す範囲
である。

−１−ノｔａｎ　　（ｌ／２ｈ）　　≦θ≦ｔａｎ　　（ｌ／２
ｈ）−・　■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類い
ていることから、センサ視野角θは０式に示す範囲とな
り、ｄ　ｆａｎ４５分従来よりセンサ視野角は拡大され
る。

ｔａｎ−’Ｉ（Ｌ／２＋ｄｔａｎ４５）／ｈｌ　　≦θ
θ≦ｔａｎ　　ｌ（Ｌ／２＋ｄｔａｎ４５）／ｈｌ　　
・＋・　　■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。

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。

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８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。

［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。

【図面の簡単な説明】

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
は太閤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

Claims

【特許請求の範囲】

（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
出素子が一列に配列されてなる複数の光検出器と、前記
複数の光検出器の出力信号の論理和をとることにより太
陽光の入射角を算出する信号処理回路を具備することを
特徴とする太陽センサ。
（２）太陽光の透過を遮断する遮光面と、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
出素子が一列に配列されてなる複数の光検出器と、前記
光検出器に対して所定の傾きをもって遮光面上に配置さ
れたスリットと、前記光検出器の出力信号より太陽光の
入射角を算出する信号処理回路を具備することを特徴と
する太陽センサ。