JPS60226397A - 追尾センサ - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、ソーラシステムや人工衛星の姿勢制御に用
いる太陽追尾センサのような、強度分布が一様な光線の
到来方向を追尾する追尾センサに関するものである。

〔従来技術〕

従来、この種の追尾センサとして、色々な方式のものが
考案されてきた。例えば、受光光学系の焦点面に４象限
検出器を備え、入射光が受光光学系の光軸に対して傾く
と、そのだめに起る焦点面でのスポットの位置のずれを
、４象限検出器によって検知する方式のもの、まだ、ス
リットによって空間的に制限した入射光が光検出器列の
１つの検出器を叩射するように構成し、入射光の到来方
向の変化を各検出器の出力によって検知する方式のもの
などがあったが、従来のものでは、受光光学系やスリッ
ト等を必要とするという欠点があった。

〔発明の概要〕

この発明は従来のものの上述の欠点を除去するだめにな
されたもので追尾センサの指示軸に垂直な一つの平面上
に４個の光検出器を装着し、各光検出器の光電変換面と
上記指示軸との角度を所定の値に設定するだけで、追尾
に必賛な誤差信号を抽出することができる追尾センサを
提供するものである。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す説明図であυ、図に
おいて（ｌａ）　、　（ｌｂ）　、　（ｌｃ）　、　（
ｌｄ）は光検出器、（２ａ）　、　（２ｂ）　、　（２
ｃ）　、（２ｄ）はそれぞれ光検出器（ｌａ）　、　（
ｌｂ）　、　（ｌｃ）　、　（ｌｄ）の光電変換面、（
３）はベースプレート、（４ａ）　、（４ｂ）　、　（
４ｃ）　。

（４ｄ）はそれぞれ光検出器（ｌａ）　、　（ｌｂ）　
、　（ｌｃ）　。

（１ｄ）をベースプレート（３）に固定する取付台、（
５）は強度分布が一様な入射光、（６）ｌｄベースプレ
ート（３）Ｋ垂直な軸で、追尾センサの指示軸であシ追
尾センサはこの軸（６）を入射光（５）の到来方向に向
けるだめの誤差信号を出力する。（７）　、　（８）は
軸（６）を含み互いに直交する平面で、検出器（ｌａ）
　、　（ｌｃ）は、それぞれの光電変換面（ｌａ）　、
　（ｌｃ）に対する法務が平面（７）に含まれるように
かつ互いに平行にならないように取付けられておシ、検
出器（ｌｂ）　、　ＣＩ’ｄ）は、それぞれの光電変換
面（ｌｂ）　、　（ｌａ）に対する法線が平面（８）に
含まれるようにかつ互いに平行にならないように取付け
られている。

図では、平面（７）または（８ンが光電変換面（２ａ）
　。

（２ｂ）　、　（２ｃ’）　、’　（２ｄ）を横切るも
のを示したが、必ずしも横切る必要はない。また、各光
検出器（Ｘａ）　。

（ｌｂ）　、　（ｌｃ）　、　（ｌｄ）は、それぞれの
光電変換面（２ａ）、　（２ｂ）　、　（２ｃ）　、　
（２ｄ）が入射光に照射されるように取付けられている
。（９ａ）　、　（９ｂ）　、、　（９ｃ）　。

（９ｄ）はそれぞれ光検出器（ｌａ）　、　（ｌｂ）　
、　（ｌｅ）　。

（１ｄ）の出力を増幅する増幅器、（１０ａ）は光検出
器（ｌａ）　、　（ｌｃ）の出力信号の差を増幅する差
動増幅器、（１０ｂ’ｌは光検出器（ｌｂ）　、　（ｌ
ｄ）の出力信号の差を増幅する差動増幅器である。

第２図は第１図の実施例の動作の説明図であり、図にお
いて（ｌａ）　、　（ｌｃ）　、　（２ａ）　、　（２
ｃ）　、　（３１。

（４ａ）　、　（４ｃ）、　（５）　、　（６）　、　
（９ａ）　、　（９ｂ）　、　（１０ａ）は第１図の同
一符号と同一部分を示し、光電変換面（２ａ）　、　（
２ｃ）の面積をそれぞれＳａ＋Ｓｂ、光電変換面（２ａ
）　、　（２ｃ）の法線が軸（６）となす角をそれぞれ
θａ、θＣ５入射光（５）と軸（６）とのなす角をψと
すると、光電変換面（２ａ）　、　（２ｂ）を入射光（
５）に垂直な面に投影した面の面積Ｓａ’　＋　８ｂ’
はそれぞれ次式％式％ ただし、光電変換面（２ｍ）　、　（２ｃ）の法線を基
準とし、反時計方向まわりの角度を正にして表わした。

光検出器（ｌａ）　、（ｌｃ）の感度をＲ（Ｖ／Ｗ）、
入射光の照度をＨ（Ｗ／ｃｍ２　）とすると、光検出器
（ｌａ）　、　（ｌｃ）の出力Ｖａ　、　Ｖｃ（２）は
次式で表わされる。

Ｖａ　＝Ｒ・Ｈ・Ｓａ’−＝ＲｅＨｓＳａ　ｃｏｓ　（
θａ＋ψ）・・・（２）Ｖｃ　＝Ｒ＠Ｈ−８ｅ’＝Ｒｅ
Ｈ＊Ｓｃ　ｃｏｇ　（θＣ−ψ）　−（３）ｖ、　、　
Ｖｃは増幅器（９ａ）　、　（９ｃ）を通して差動増幅
器（１０ａ）のマイナス側、プラス側入力にそれぞ九入
力する。差動増幅器（１０ａ）の出力■０は、Ｖａ　、
　Ｖｃの増幅率をそれぞれＧａ　、　Ｇｃとすると次式
で表わされる。

Ｖｏ　＝　Ｇｅ　＊　Ｖｃ　−Ｇａ　惨Ｖａ　・・・（
４１式（４）に式（２）、式（３）を代入して整理する
と次式が得られる。

Ｖｏ　＝　ＲＩＩＨ（ＧｅｓＳａ＊ｃｏａθｅ−Ｇａ＊
５ｃＩＩｃｏａθａ）ｃｏｓψ＋ＲＩＩＨ（Ｇａ＠Ｓａ
＠ｓｉｎθａ＋Ｇｃ＊ｓｃ＠５ｉｎ０ｃ）ｓｉｎψ−（
５）今、軸（６）を入射光（５）の到来方向に向け、ψ
＝０とすると、式（５）の右辺の第２項はＯとなる。こ
のときＧａ　、　Ｇｃを調節し、■０＝０　となるよう
に、すなわち、Ｇａ−８ａ　＠　ＣｏａｌθａとＧｃ　
ａ　Ｓｅ　＊　ｃｏＢθＣが等しくなるように設定する
。

以上のように設定すると、　ｖＯは次式で表わすことが
できる。

Ｖｏ　＝　Ｃ＊　ｓｉｎψ−（６） ただし、Ｃ＝　ＲｓＨ（Ｇａ＊８ａ＋＋５ｉｎＯａ＋Ｇ
ｃＩＩＳｅ＊ｓｉｎθＣ）であシ、定数である。

第３図は式（６）の関係１に一９０°≦ψ≦９０°の範
囲で示すグラフ図でちゃ、ψの絶対値が大きくなるに従
い、Ｖｏ　の絶対値も大きくなシ、ψの絶対値が９０°
のときにｖＯの絶対値が最大になることを示す。

以上のように、ｖＯが平面（７）における入射光線（５
）の軸（６）に対する傾きを現わす信号となる。すなわ
ち、追尾信号の一要素となる。ただし、■０　を追尾信
号として用いるためには、ψの範囲に別の制限が加わる
。式ｆｉ＋においてＳａ′、ＳＣ２が負にならない条件
、 を満たす必要がある。

同様にして、平面（８）における入射光（５）の軸（６
）に対する傾きを現わす信号としての差動増幅器（１０
ｂ）の出力信号を得ることができる。

上記差動増幅器（１０ａ）　、　（１０ｂ）による軸（
６）を含む互いに直交する平面における入射光（５）の
軸（６）に対する傾きを現わす信号によれば、全方向に
おける追尾ができる。

この発明は、太陽に限らず、強度分布が一様であれば、
他の光源に対しても同様のことがいえる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、一つの平面に４個の
光検出器を取付けた簡単な構造によって、強度分布が一
様な光線の到来方向を追尾するだめの精度の高い信号を
得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す説明図、第２図は第
１図の実施例の動作の説明図、第３図は差動増幅器と入
射光線の傾き角度の関係を示すグラフ図である。 図において（ｌａ）　、　（ｌｂ）　、　（ｌｃ）　、
　（ｌｄ）は光検出器、（２ａ）　、　（２ｂ）　、（
２ｃ）　、　（２ｄ）は光電変換面、（３）はベースプ
レート、（４ａ）、（４ｂＬ（４ｃ）、（４ｄ）は取付
金、（５）は入射光、（６）は軸、（７）　、　ｔ８１
は平面、（９ａ）。 （９ｂ）、（９ｃ）、（９ｄ）は増幅器、（１０ａ）、
（１０ｂ）は差動増幅器である。　１ なお各図中同一符号は同一部分を示すものとする。　代
理人　大　岩　増　雄 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 強度分布が一様な光線の到来方向を追尾する追尾センサ
   において、第１、第２の光検出器をそれぞれの光電変換
   面に対する法線が互に平行でなく、かつ追尾センサの指
   示軸を含む第１の仮想平面内に含まれるように保持する
   手段、第３、第４の光−検出器を、それぞれの光電変換
   面に対する法線が互に平行でなく、かつ上記指示軸を含
   み上記第１の仮想平面に直交する第２の仮想平面内に含
   まれるように保持する手段、上記第１、第２の光検出器
   の出力の差を増幅する第１の差動増幅器、上記第３、第
   ４の光検出器の出力の差を増幅する第２の差動増幅器、
   上記指示軸が上記光線の到来方向に一致したとき上記第
   １、第２の差動増幅器の出力がそれぞれ零になるよう初
   期調整を行う手段を備えだことを特徴とする追尾センサ
   。