JPH05221399A - 放射計 - Google Patents
放射計Info
- Publication number
- JPH05221399A JPH05221399A JP5901092A JP5901092A JPH05221399A JP H05221399 A JPH05221399 A JP H05221399A JP 5901092 A JP5901092 A JP 5901092A JP 5901092 A JP5901092 A JP 5901092A JP H05221399 A JPH05221399 A JP H05221399A
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- altitude
- celestial body
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 所定速度で天体の回りを移動する人工衛星に
搭載され天体の表面の所定範囲を所定周期で走査して撮
像する放射計において、常に理想的な撮像周期で撮像す
る。 【構成】 高度計測部７で人工衛星の高度を計測する。
この計測された高度に応じて駆動部６からの駆動信号を
変化せしめ、ＣＣＤ２による撮像周期を変化させる。 【効果】 高度が変化しても、常に理想的な撮像周期で
撮像でき、オーバサンプリングとならず、また必要な分
解能が得られる。
搭載され天体の表面の所定範囲を所定周期で走査して撮
像する放射計において、常に理想的な撮像周期で撮像す
る。 【構成】 高度計測部７で人工衛星の高度を計測する。
この計測された高度に応じて駆動部６からの駆動信号を
変化せしめ、ＣＣＤ２による撮像周期を変化させる。 【効果】 高度が変化しても、常に理想的な撮像周期で
撮像でき、オーバサンプリングとならず、また必要な分
解能が得られる。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は放射計に関し、特に人工衛星等に
搭載され、天体表面等を撮像する放射計に関する。
搭載され、天体表面等を撮像する放射計に関する。
【０００２】
【従来技術】一般に、人工衛星等に搭載され、天体表面
等を撮像する放射計は、小型化、軽量化、画素間配列精
度の高精度化を図る等の目的で、ライン状の多素子電荷
結合素子（ＣＣＤ）センサを使用して電子走査を行う方
式を採用するものが多くなってきている。
等を撮像する放射計は、小型化、軽量化、画素間配列精
度の高精度化を図る等の目的で、ライン状の多素子電荷
結合素子（ＣＣＤ）センサを使用して電子走査を行う方
式を採用するものが多くなってきている。
【０００３】ＣＣＤセンサは、光電変換部、電荷転送部
及び出力部から構成される。光電変換部はシリコンフォ
トダイオードであり、フォトダイオードを5000以上連ね
た構造を有するＣＣＤセンサも一般的になっている。
及び出力部から構成される。光電変換部はシリコンフォ
トダイオードであり、フォトダイオードを5000以上連ね
た構造を有するＣＣＤセンサも一般的になっている。
【０００４】電子走査においては、人工衛星等の進行方
向と直交する方向に特定の幅、すなわち有効なフォトダ
イオードの並びに対応する幅で電子的に走査し、この走
査を人工衛星等の進行とともに繰返すことにより、天体
表面等の連続的な二次元的な画像を得る。
向と直交する方向に特定の幅、すなわち有効なフォトダ
イオードの並びに対応する幅で電子的に走査し、この走
査を人工衛星等の進行とともに繰返すことにより、天体
表面等の連続的な二次元的な画像を得る。
【０００５】走査の繰返しは、ＣＣＤセンサの、光電変
換部と電荷転送部との間にあるトランスファゲートを、
特定の時間間隔でもって開閉を繰返すことにより行って
いる。この繰返し間隔を一般に「撮像周期」という。
換部と電荷転送部との間にあるトランスファゲートを、
特定の時間間隔でもって開閉を繰返すことにより行って
いる。この繰返し間隔を一般に「撮像周期」という。
【０００６】この間隔は、通常、フォトダイオードの瞬
時視野が人工衛星等の進行に伴い、その大きさに等しい
距離だけ移動する時間が選ばれる。以下、この時間を
「理想的な撮像周期」という。理想的な撮像周期は高度
の関数である。
時視野が人工衛星等の進行に伴い、その大きさに等しい
距離だけ移動する時間が選ばれる。以下、この時間を
「理想的な撮像周期」という。理想的な撮像周期は高度
の関数である。
【０００７】ところで、人工衛星は、天体表面を詳細に
撮像するため高度を下げる、あるいは広い範囲を撮像す
るため高度を上げる等、人為的に軌道高度を変化させる
必要が考えられる。また、その衛星が周回している天体
の質量分布の不均一性及び第三の天体の影響等により、
軌道高度が変化することがある。
撮像するため高度を下げる、あるいは広い範囲を撮像す
るため高度を上げる等、人為的に軌道高度を変化させる
必要が考えられる。また、その衛星が周回している天体
の質量分布の不均一性及び第三の天体の影響等により、
軌道高度が変化することがある。
【０００８】しかし、従来の放射計では、撮像周期が固
定されているため、軌道高度が高くなった場合には撮像
周期が理想的な値に比べて大きくなり、逆に軌道高度が
低くなった場合には撮像周期が理想的な値に比べて小さ
くなるという欠点があった。
定されているため、軌道高度が高くなった場合には撮像
周期が理想的な値に比べて大きくなり、逆に軌道高度が
低くなった場合には撮像周期が理想的な値に比べて小さ
くなるという欠点があった。
【０００９】撮像周期が理想的な値に比べて大きいとき
には、本来実現可能な分解能が得られないという欠点が
ある。逆に、撮像周期が理想的な値に比べて小さいとき
には、オーバサンプリングとなり、得られる情報に比べ
てデータレートが増大するという欠点がある。
には、本来実現可能な分解能が得られないという欠点が
ある。逆に、撮像周期が理想的な値に比べて小さいとき
には、オーバサンプリングとなり、得られる情報に比べ
てデータレートが増大するという欠点がある。
【００１０】
【発明の目的】本発明は上述した従来の欠点を解決する
ためになされたものであり、その目的は常に理想的な撮
像周期で撮像することのできる放射計を提供することで
ある。
ためになされたものであり、その目的は常に理想的な撮
像周期で撮像することのできる放射計を提供することで
ある。
【００１１】
【発明の構成】本発明による放射計は、所定速度で天体
の回りを移動する人工衛星に搭載され前記天体の表面の
所定範囲を所定周期で走査して撮像する放射計であっ
て、前記人工衛星の高度を計測する手段と、この計測さ
れた高度に応じて前記周期を変化せしめる手段とを有す
ることを特徴とする。
の回りを移動する人工衛星に搭載され前記天体の表面の
所定範囲を所定周期で走査して撮像する放射計であっ
て、前記人工衛星の高度を計測する手段と、この計測さ
れた高度に応じて前記周期を変化せしめる手段とを有す
ることを特徴とする。
【００１２】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明による放射計の一実施例の構成を示す
ブロック図である。
る。図１は本発明による放射計の一実施例の構成を示す
ブロック図である。
【００１３】本実施例の放射計では、上述の欠点を解消
するため、以下の手段を講じている。すなわち、衛星高
度を測定する高度計測部を設け、得られた高度データを
撮像周期演算部に供給し、さらにその撮像周期をＣＣＤ
センサ駆動部に入力する。そうすることによってＣＣＤ
センサ駆動部は、常に理想的な撮像周期でＣＣＤを駆動
することができる。
するため、以下の手段を講じている。すなわち、衛星高
度を測定する高度計測部を設け、得られた高度データを
撮像周期演算部に供給し、さらにその撮像周期をＣＣＤ
センサ駆動部に入力する。そうすることによってＣＣＤ
センサ駆動部は、常に理想的な撮像周期でＣＣＤを駆動
することができる。
【００１４】図１において、１は放射計であり、２は放
射計１の検出器であるＣＣＤセンサで、天体表面３から
の入射光４は、光学系５によって集光され、ＣＣＤセン
サ２に像を結ぶ。
射計１の検出器であるＣＣＤセンサで、天体表面３から
の入射光４は、光学系５によって集光され、ＣＣＤセン
サ２に像を結ぶ。
【００１５】６は、ＣＣＤセンサ駆動部であり、ＣＣＤ
センサ２を駆動する信号を発生する。ＣＣＤセンサ駆動
部の詳細は後で説明する。
センサ２を駆動する信号を発生する。ＣＣＤセンサ駆動
部の詳細は後で説明する。
【００１６】７は高度計測部であり、周知のレーザ測距
等により高度を計測する。最近では一般的に放射計が外
部から高度情報を得ることが可能で、その場合にはこの
部分は外部情報インタフェースとなる。三角関数を用
い、他の人工衛星との相対位置から高度を算出しても良
い。撮像周期演算部８は、高度計測部７で得られた高度
から、その高度に応じた理想的な撮像周期を演算し、Ｃ
ＣＤセンサ駆動部６へ出力する。
等により高度を計測する。最近では一般的に放射計が外
部から高度情報を得ることが可能で、その場合にはこの
部分は外部情報インタフェースとなる。三角関数を用
い、他の人工衛星との相対位置から高度を算出しても良
い。撮像周期演算部８は、高度計測部７で得られた高度
から、その高度に応じた理想的な撮像周期を演算し、Ｃ
ＣＤセンサ駆動部６へ出力する。
【００１７】画像信号処理部９はＣＣＤセンサからの画
像信号に可変ゲインアンプにより感度補正を加え、Ａ／
Ｄ変換等の処理を施し地上局等に伝送する。
像信号に可変ゲインアンプにより感度補正を加え、Ａ／
Ｄ変換等の処理を施し地上局等に伝送する。
【００１８】理想的な撮像周期は以下のように定式化さ
れる。
れる。
【００１９】図２は、天体表面における１つのフォトダ
イオード（１画素）の瞬時視野の移動を示したものであ
る。簡単のため天体の自転は衛星の速度に比べて無視し
得るとした。
イオード（１画素）の瞬時視野の移動を示したものであ
る。簡単のため天体の自転は衛星の速度に比べて無視し
得るとした。
【００２０】時刻ｔ＝ｔA での瞬時視野を点Ａを中心と
する一辺ｘ0 の正方形Ａ1 Ａ2 Ａ3Ａ4 とする。この正
方形は、衛星の進行に応じ衛星高度ｈ0 に対応した速度
ｖ0で移動する。そしてやがて時刻ｔ＝ｔB になると、
辺Ａ1 Ａ4 と辺Ｂ2 Ｂ3 とが重なるような、点Ｂを中心
とする正方形Ｂ1 Ｂ2 Ｂ3 Ｂ4 に移動する。
する一辺ｘ0 の正方形Ａ1 Ａ2 Ａ3Ａ4 とする。この正
方形は、衛星の進行に応じ衛星高度ｈ0 に対応した速度
ｖ0で移動する。そしてやがて時刻ｔ＝ｔB になると、
辺Ａ1 Ａ4 と辺Ｂ2 Ｂ3 とが重なるような、点Ｂを中心
とする正方形Ｂ1 Ｂ2 Ｂ3 Ｂ4 に移動する。
【００２１】このとき、理想的な撮像周期はｔB −ｔA
すなわちｘ0 ／ｖ0 である。これをΔＴ0 と表す。
すなわちｘ0 ／ｖ0 である。これをΔＴ0 と表す。
【００２２】一方、図３（ａ）は、撮像周期が同じで衛
星高度が低くなった場合、図３（ｂ）は逆に衛星高度が
高くなった場合について瞬時視野の移動をそれぞれ示し
たものである。
星高度が低くなった場合、図３（ｂ）は逆に衛星高度が
高くなった場合について瞬時視野の移動をそれぞれ示し
たものである。
【００２３】天体の半径をＲ、天体の質量をＭ、万有引
力定数をＧ、衛星の高度をｈ0 とすると、天体表面上の
瞬時視野の移動速度ｖ0 は ｖ0 ＝（ＧＭ／（Ｒ＋ｈ0 ））1/2 ・Ｒ／（Ｒ＋ｈ0 ） で表される。いま高度がｈ0 ＋Δｈ（Δｈ＜＜ｈ0 ）と
なったとすると、移動速度ｖは、 ｖ〜ｖ0 （１−３／２・（Ｒ＋ｈ0 ）-2・Δｈ） に変化する。つまり、天体の半径が軌道高度（平均値）
に比べて十分大きい場合、軌道高度の変化に対し、視野
の移動速度の変化は極めて小さい。
力定数をＧ、衛星の高度をｈ0 とすると、天体表面上の
瞬時視野の移動速度ｖ0 は ｖ0 ＝（ＧＭ／（Ｒ＋ｈ0 ））1/2 ・Ｒ／（Ｒ＋ｈ0 ） で表される。いま高度がｈ0 ＋Δｈ（Δｈ＜＜ｈ0 ）と
なったとすると、移動速度ｖは、 ｖ〜ｖ0 （１−３／２・（Ｒ＋ｈ0 ）-2・Δｈ） に変化する。つまり、天体の半径が軌道高度（平均値）
に比べて十分大きい場合、軌道高度の変化に対し、視野
の移動速度の変化は極めて小さい。
【００２４】一方、高度ｈ＝ｈ0 ＋Δｈの時の瞬時視野
の大きさｘは、ｘ0 を高度ｈ0 の時の瞬時視野の大きさ
として、 ｘ＝ｘ0 ｈ／ｈ0 ＝ｘ0 （１＋Δｈ／ｈ0 ） で表され、高度変化と同じ比率で変化する。
の大きさｘは、ｘ0 を高度ｈ0 の時の瞬時視野の大きさ
として、 ｘ＝ｘ0 ｈ／ｈ0 ＝ｘ0 （１＋Δｈ／ｈ0 ） で表され、高度変化と同じ比率で変化する。
【００２５】従って、図２（ａ），（ｂ）に示されてい
るように、瞬時視野の大きさは変化するが、ＡＢ間の距
離は殆ど変化しない。
るように、瞬時視野の大きさは変化するが、ＡＢ間の距
離は殆ど変化しない。
【００２６】本実施例では、撮像周期ΔＴをｘ／ｖに変
えることによって、ｘとｖΔＴとを等しくするものであ
る。すなわち、図３（ｃ）は図３（ａ）の撮像周期を長
くすることによりＡＢ′が瞬時視野の一辺の長さと同じ
になっている。また、図３（ｄ）は図３（ｂ）の撮像周
期を短くすることにより同じくＡＢ′が瞬時視野の一辺
の長さと同じになっている。
えることによって、ｘとｖΔＴとを等しくするものであ
る。すなわち、図３（ｃ）は図３（ａ）の撮像周期を長
くすることによりＡＢ′が瞬時視野の一辺の長さと同じ
になっている。また、図３（ｄ）は図３（ｂ）の撮像周
期を短くすることにより同じくＡＢ′が瞬時視野の一辺
の長さと同じになっている。
【００２７】最後に、撮像周期を変える方法について説
明する。
明する。
【００２８】図４は駆動部６から送出されるＣＣＤセン
サ２の駆動信号のタイミングチャートの一例である。図
において、φTGはトランスファゲートの開閉を制御する
信号で、その立上りから次の立上りまでが撮像周期であ
る。φ1 ，φ2 ，φＲ1 ，φＲ2 は電荷転送部を制御す
るクロックである。このクロックは１撮像周期の間に最
低フォトダイオードの数から規定される決まった数含ま
れなければならないが、上限はない。
サ２の駆動信号のタイミングチャートの一例である。図
において、φTGはトランスファゲートの開閉を制御する
信号で、その立上りから次の立上りまでが撮像周期であ
る。φ1 ，φ2 ，φＲ1 ，φＲ2 は電荷転送部を制御す
るクロックである。このクロックは１撮像周期の間に最
低フォトダイオードの数から規定される決まった数含ま
れなければならないが、上限はない。
【００２９】そこで、撮像周期が最も短くなった場合で
も必要な数のφ1 等のクロックがその中に含まれるよう
にクロックの周期を選ぶ。但し、撮像周期はφ1 等のク
ロックの周期の整数倍とする。
も必要な数のφ1 等のクロックがその中に含まれるよう
にクロックの周期を選ぶ。但し、撮像周期はφ1 等のク
ロックの周期の整数倍とする。
【００３０】ここで、フォトダイオードの数を5000個と
し、さらにダミーが４０個設けられているものとする
と、合計5040個を奇数番目と偶数番目とに分ける。そし
て、φ1 を奇数番目の2520個に供給し、φ2 を偶数番目
の2520個に供給せしめる。
し、さらにダミーが４０個設けられているものとする
と、合計5040個を奇数番目と偶数番目とに分ける。そし
て、φ1 を奇数番目の2520個に供給し、φ2 を偶数番目
の2520個に供給せしめる。
【００３１】また、φ1 L ，φ2 L は夫々奇数番目の最
後のフォトダイオードの駆動用、偶数番目の最後のフォ
トダイオードの駆動用である。
後のフォトダイオードの駆動用、偶数番目の最後のフォ
トダイオードの駆動用である。
【００３２】さらにまた、φＲ1 ，φＲ2 は、夫々奇数
番目のフォトダイオードのリセット用信号、偶数番目の
フォトダイオードのリセット用信号である。
番目のフォトダイオードのリセット用信号、偶数番目の
フォトダイオードのリセット用信号である。
【００３３】図５はＣＣＤセンサ駆動部のブロック図で
ある。基本タイミング生成部１０は、φ1 ，φ2 ，φＲ
1 ，φＲ2 発生部１１、φＴＧ発生部１２及び比較演算
回路１３に基本タイミング信号１４ａ〜１４ｃを供給す
る。比較演算回路１３には撮像周期演算部から撮像周期
が供給されていて、φＴＧの立上りからその撮像周期だ
け時間が経過するとφＴＧ発生部１２に対してφＴＧ発
生信号１５を出力する。
ある。基本タイミング生成部１０は、φ1 ，φ2 ，φＲ
1 ，φＲ2 発生部１１、φＴＧ発生部１２及び比較演算
回路１３に基本タイミング信号１４ａ〜１４ｃを供給す
る。比較演算回路１３には撮像周期演算部から撮像周期
が供給されていて、φＴＧの立上りからその撮像周期だ
け時間が経過するとφＴＧ発生部１２に対してφＴＧ発
生信号１５を出力する。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、衛星高度
をもとに撮像周期を実時間で自律的に制御することによ
って、天体表面上の全ての点で、理想的な撮像周期で撮
像された画像が得られるという効果がある。
をもとに撮像周期を実時間で自律的に制御することによ
って、天体表面上の全ての点で、理想的な撮像周期で撮
像された画像が得られるという効果がある。
【図１】本発明の実施例による放射計の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】天体表面における１つのフォトダイオードの瞬
時視野の移動の様子を示す概念図である。
時視野の移動の様子を示す概念図である。
【図３】撮像周期の制御を行う前後における瞬時視野の
移動の様子を示す概念図である。
移動の様子を示す概念図である。
【図４】ＣＣＤセンサの駆動信号を示すタイミングチャ
ートである。
ートである。
【図５】ＣＣＤセンサ駆動部の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
１ 放射計 ２ ＣＣＤセンサ ３ 天体表面 ４ 入射光 ５ 光学系 ６ ＣＣＤセンサ駆動部 ７ 高度計測部 ８ 撮像周期演算部 ９ 画像信号処理部 １０ 基本タイミング生成部 １３ 比較演算回路
Claims (1)
- 【請求項１】 所定速度で天体の回りを移動する人工衛
星に搭載され前記天体の表面の所定範囲を所定周期で走
査して撮像する放射計であって、前記人工衛星の高度を
計測する手段と、この計測された高度に応じて前記周期
を変化せしめる手段とを有することを特徴とする放射
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5901092A JPH05221399A (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 放射計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5901092A JPH05221399A (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 放射計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05221399A true JPH05221399A (ja) | 1993-08-31 |
Family
ID=13100897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5901092A Pending JPH05221399A (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 放射計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05221399A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001122199A (ja) * | 1999-10-28 | 2001-05-08 | Mitsubishi Electric Corp | 衛星搭載撮像装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02145913A (ja) * | 1988-11-26 | 1990-06-05 | Mitsubishi Electric Corp | 光学センサ装置 |
-
1992
- 1992-02-12 JP JP5901092A patent/JPH05221399A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02145913A (ja) * | 1988-11-26 | 1990-06-05 | Mitsubishi Electric Corp | 光学センサ装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001122199A (ja) * | 1999-10-28 | 2001-05-08 | Mitsubishi Electric Corp | 衛星搭載撮像装置 |
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