JPS60226398A - スタ−トラツカの暗電流補正装置 - Google Patents

スタ−トラツカの暗電流補正装置

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JPS60226398A
JPS60226398A JP59083546A JP8354684A JPS60226398A JP S60226398 A JPS60226398 A JP S60226398A JP 59083546 A JP59083546 A JP 59083546A JP 8354684 A JP8354684 A JP 8354684A JP S60226398 A JPS60226398 A JP S60226398A
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横田 豊八
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、人工衛星の姿勢制御に関する。特に、二次元
固体撮像素子(以下、rccDJという。)を検出器と
して、遮光機構を備えたスタートラッカのトラッキング
時における取得データの暗電流およびそのバラツキを補
正する装置に関する。
〔従来の技術〕
従来のスタートラッカが暗電流を補正する場合には、C
ODの一部がマスクにより遮光されているオプティカル
ブラック部分の出力を暗電流とみなしその平均値で補正
しているので、CODの各受光エレメント(以下、「画
素」という。)の暗電流にバラツキがある場合にはその
ノλラツキまでは補正できない。したがって、画素の暗
電流にノ〈ラツキが大きいときは、そのバラツキが誤差
信号となって出力され、星の位置が高精度で確定できな
い欠点があった。
また、星のCCD受光面上での結像位置はランダムであ
り、全画素の暗電流の情報を取得する方法もある。しか
し384 X 490画素のCCDの場合は、その全画
素の暗電流情報としては、188.160個の画素デー
タを蓄えておくメモリーが必要になる。このとき、1画
素を数ビットで量子化した場合でもそのメモリー容量は
膨大なものとなり、衛星搭載用としては実用的ではなか
った。
また、各画素の暗電流データをリアルタイムで地上に伝
送する方法では、周回衛星の場合は可視時間が限定され
、暗電流データの取得ができない欠点がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、以上の欠点を除去するもので、低容量のメモ
リーによって星の輝度および位置データを高精度で得る
ことのできる装置を提供することを目的とする。
c問題点を解決するための手段〕 本発明は、CCDの受光面上で集光部分に対応する画素
のみの暗電流値を測定できる構成を特徴とする。
すなわち、本発明は星の光を集光する光学系と、この光
学系に入射する光を遮光するシャッター機構と、集光さ
れた星像を検出し電気信号に変換するCCDと、このC
CDを順次走査する駆動信号を発生する駆動回路と、C
CDの走査出力をアナログ・ディジタル変換する手段と
、駆動回路の出力に基づいて画像信号アドレスを発生す
るアドレス発生回路と、星像の有無を識別するスレッシ
ョルドレベルに対応する基準電圧を発生する基準電圧発
生回路と、この基準電圧発生回路の出力を一方の入力と
し、CODの走査出力を他方の入力とする比較回路とを
備え、さらに画像信号アドレス発生回路の出力とアナロ
グ・ディジタル変換されたCCDの出力を入力とし、星
の輝度データおよび位置データを処理するデータ処理回
路およびこのデータを蓄えるメモリー回路を含む制御装
置を備えたスタートラッカ装置において、制御装置はシ
ャッター機構を開状態として、CODの出力データを収
集する第一のモードと、シャック−機構を閉状態として
、CODの出力データから暗電流のデータを収集する第
二のモードと、シャッター機構を開状態として、CCD
の出力データを収集し暗電流のデータで補正する第三の
モードとを設定する手段を含み、この手段は、第二のモ
ードでは輝度データが第一のモードでスレソショルドレ
ヘル以上であったCCDの位置について暗電流のデータ
を収集するように構成されたことを特徴とする。
〔作用〕
本発明は、COD受光部で星の結像する部分についての
少ない画素の暗電流データを取得することにより、低容
量のメモリーで暗電流およびそのバラツキを補正するこ
とができる作用がある。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例方式を図面に基づいて説明する。
第1図は、本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。スターセンサーの原理は星の光が光学系11により
集光され、CCD12の受光素子面上へ結像し光電変換
される。
第1図において、シャッター駆動制御回路14の出力は
シャッター駆動回路15、CCD駆動回路16および暗
電流補正回路17に接続され、CCD駆動回路16の出
力はCCD12、暗電流補正制御回路18および画像信
号アドレス発生回路19に接続される。
CCD12の出力はCCD画像信号増幅回路20に接続
され、さらにその出力はアナログ・ディジタル変換回路
21と、比較回路22の一方の人力に接続されている。
暗電流補正制御回路18の出力は暗電流補正回路17に
接続され、さらにその出力は画像信号アドレス発生回路
19とアナログ・ディジタル変換回路21に接続されて
いる。比較回路22の他方の入力は基準電圧発生回路2
3に接続され、その出力は画像信号アドレス発生回路1
9とアナログ・ディジタル変換回路21に接続されてい
る。画像信号アドレス発生回路19とアナログ・ディジ
タル変換回路21の出力は多重回路24に接続され、多
重された出力はデータ処理回路25に接続され処理され
る。
暗電流値メモリー回路26は暗電流補正回路17、暗電
流補正制御回路18およびデータ処理回路25に接続さ
れている。このデータ処理回路25および暗電流値メモ
リー回路26で構成される動作モードを制御する制御装
置27の出力は、シャッター駆動制御回路14に接続さ
れている。また、データ処理回路25の出力は姿勢制御
信号出力端子28に接続され、この出力端子28の信号
は図外の姿勢制御装置で利用される。一方、シャッター
駆動回路15にはンヤソタ−13が取りつけられ、開閉
により光学系11でとらえる星光を入射または遮蔽の操
作をしている。
以上のように、スタートラッカの暗電流補正装置が構成
されている。
ここで本発明の特徴とするところは、一点鎖線で囲まれ
た暗電流補正部分である。すなわち、通常星の結像範囲
は3×3画素程度であるので、CCDI2の受光面上で
集光部分に対応する画素のみの暗電流値を測定すること
によって、低容量のメモリーで暗電流およびそのバラツ
キが補正できる。
このような構成のスタートラッカの暗電流補正装置の動
作について説明する。
このスタートラッカには、次の三つの動作モート′があ
る。第一の動作モードは、シャッター13が開き星の光
をとらえ、星像をCCD12へ結像させデータを収集す
る。第二の動作モードは、シャッター13を閉じ第一の
動作モードで結像していた画素の暗電流のデータを収集
する。第三の動作モードは、再びシャッター13を開き
第二の動作モードで得た暗電流のデータに基づき、CC
D12の出力における輝度データを補正する。
まず第一の動作モードでは、動作モード制御装置27の
制御出力信号により、シャッター駆動制御回路14の出
力制御信号がシャッター駆動回路15を制御し、シャッ
ター13は開いた状態であり、星の光は光学系11によ
り集光されCCD12の受光面上に結像される。一方、
シャッター駆動制御回路14の出力制御信号によりCO
D駆動回路1Gが制御され、さらにCCD駆動回路16
の出力信号により画像信号アドレス発生回路19で位置
情報を発生させると共に、CCD12の撮像動作がおこ
なわれ、光電変換されたデータはCCD画像信号増幅回
路20に出力し増幅されて、アナログ・ディジクル変換
回路21および比較回路22の入力へそれぞれ出力され
る。比較回路22では、基準電圧発生回路23の出力電
圧のスレソショルドレヘル以上の信号が、CCD画像信
号増幅回路20から入力したときに、画像信号アドレス
発生回路19およびアナログ・ディジタル変換回路21
が動作するように、それぞれの回路へ出力する。画像信
号アドレス発生回路19のアドレス出力信号とアナログ
・ディジタル変換回路21でアナログ・ディジタル変換
された出力信号は、1対1に対応し多重回路24で多重
化され、データ処理回路25へ送出し処理される。
第2図はCCD1Z上での結像状態を示している。
第一の動作モードでは、スタートラッカは1個の星をト
ラッキングしている。そして、H−V座標の座標点とア
ナログ・ディジタル変換されたディジタル電圧信号が、
第1図の暗電流値メモリー回路26に記憶される。
次に、第二の動作モードでは、動作モード制御装置27
0制御出力信号により、シャッター駆動制御回路14の
出力制御信号がシャッター駆動回路15を制御しシャッ
ター13が閉じる。この時、CCD12には光が全く入
らなくなり、CCD12の各画素は暗電流に対応した電
圧を出力する。この出力は同様に、CCD画像信号増幅
回路20で増幅され、アナログ・ディジタル変換回路2
1に出力する。この時、シャック−駆動制御回路14の
出力信号で暗電流補正制御回路18が制御され、第一の
動作モードにおいて光の当たっていた画素のアドレス(
位置)を、暗電流値メモリー回路26から暗電流補正制
御回路18へ読みだし、CCD駆動回路16とのタイミ
ング波形をカウントし、一致した画素アドレスの部分で
トリガーを暗電流補正回路17に出力する。暗電流補正
回路17では、このトリガー信号に対応した制御信号を
、画像信号アドレス発生回路19とアナログ・ディジタ
ル変換回路21へ出力し、そこで対応する画素のみの暗
電流レヘルをアナログ・ディジタル変換する。さらにそ
の出力は、画像信号アドレス発生回路19のアドレス出
力信号と多重回路24で多重化され、データ処理回路2
5に送出し処理され、再びアドレスおよび暗電流データ
が共に暗電流値メモリー回路26に蓄積される。
以上により、第3図に示すようにCCDの受光面上で、
星の光が集光されていた部分について、光のない状態で
の出力、すなわち集光部分に対応する画素のみの暗電流
値が測定でき、記憶される。
次に、第三の動作モードでは、動作モード制御装置27
の制御出力信号により、再びシャッター駆動制御回路1
4がシャッター駆動回路15を制御しシャッター13が
開く。再びCCD12に星の光が集光され、前述したよ
うに星の光の結像位置に対応したデータが取得され、デ
ータ処理回路25で処理される。この時、暗電流値メモ
リー回路26に記憶された暗電流データにより、対応す
る画素毎に暗電流補正回路17が暗電流値を出力し、ア
ナログ・ディジタル変換回路21の前段に内蔵される差
動増幅器で差し引いたものをアナログ・ディジタル変換
処理すれば、暗電流およびそのバラツキが補正される。
なお上記のCCDについて、第3図にしたがってその構
成、動作を説明する。CCDは人力光をその光量に応じ
て電荷に変換し蓄積する光電変換部31と、その蓄積し
た信号電荷を転送信号クロックφTGによって、垂直転
送レジスフ32に転送するトランスファ電極33と、そ
の電荷を転送信号クロックφv1およびφ9□により、
水平転送レジスタ34まで転送する垂直転送レジスフ3
2と、水平転送レジスタ34から転送信号クロックφM
1およびφH2により、順次出力ケート35に送出され
る信号電荷を電圧信号に変換して、CCDから出力する
検出部36とから構成される。
このCCDをスタートラッカの検出器として使用する場
合、第1図に示すように光学系によりCODの受光面に
星像を結像させ、上記の説明の撮像動作を行い、星の輝
度データと位置データを得る。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、簡単な構成および少な
いメモリーにより、暗電流の補正およびそのバラツキの
補正を可能とし、スタートラッカの精度を著しく向上さ
せることができる。
さらに、若干のメモリーを増加すれば暗電流データが広
範囲に取得でき、その都度シャッターを閉じて暗電流の
補正をしなくても、衛星のわずかな姿勢変動にも対処で
きる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のスタートラッカ暗電流補正
装置のブロック構成図。 第2図はCCD上での結像状態を示す図。 第3図はCCDの構成図。 11・・・光学系、12・・・CCD、13・・・シャ
ッター、14・・・シャッター駆動制御回路、15・・
・シャッター駆動回路、16・・・COD駆動回路、1
7・・・暗電流補正回路、18・・・暗電流補正制御回
路、19・・・画像信号アドレス発生回路、20・・・
COD画像信号増幅回路、21・・・アナログ・ディジ
タル変換回路、22・・・比較回路、23・・・基準電
圧発生回路、24・・・多重回路、25・・・データ処
理回路、26・・・暗電流値メモリー回路、27・・・
動作モード制御装置、28・・・姿勢制御信号出力端子
、31・・・光電変換部、32・・・垂直転送レジスタ
、33・・・トランスファ電極、34・・・水平転送レ
ジスタ、35・・・出力ゲート、36・・・検出部。 特許出願人 日本電気株式会社 代理人 弁理士 井 出 直 孝

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +11 星の光を集光する光学系と、 この光学系に入射する光を遮光するシャッター機構と、 集光された星像を検出し電気信号に変換する二次元固体
    撮像素子と、 この二次元固体撮像素子を順次走査する駆動信号を発生
    する駆動回路と、 上記二次元固体撮像素子の走査出力をアナログ・ディジ
    タル変換する手段と、 上記駆動回路の出力に基づいて画像信号アドレスを発生
    するアドレス発生回路と、 星像の有無を識別するスレソショルドレヘルに対応する
    基準電圧を発生する基−準電圧発生回路と、この基準電
    圧発生回路の出力を一方の入力とし、上記二次元固体撮
    像素子の走査出力を他方の入力とする比較回路と を備え、さらに、 上記画像信号アドレス発生回路の出力とアナログ・ディ
    ジタル変換された上記二次元固体撮像素子の出力とを入
    力とし、 星の輝度データおよび位置データを処理するデータ処理
    回路およびこのデータを蓄えるメモリー回路を含む制御
    装置 を備えたスタートラッカ装置において、上記制御装置は
    、 上記シャッター機構を開状態として、上記二次元固体撮
    像素子の出力データを収集する第一のモードと、 上記シャッター機構を閉状態として、上記二次元固体撮
    像素子の出力データから暗電流のデータを収集する第二
    のモードと、 上記シャッター機構を開状態として、上記二次元固体撮
    像素子の出力データを収集し上記暗電流のデータで補正
    する第三のモードと を設定する手段を含み、 この手段は、 上記第二のモードでは上記輝度データが上記第一のモー
    ドで上記スレソショルドレヘル以上であった上記二次元
    固体撮像素子の位置について暗電流のデータを収集する
    ように構成されたことを特徴とするスタートラッカの暗
    電流補正装置。
JP59083546A 1984-04-24 1984-04-24 スタ−トラツカの暗電流補正装置 Granted JPS60226398A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5500521A (en) * 1992-12-08 1996-03-19 Nec Corporation Optical sensor arrangement for tracking a star, with dark current pixel by pixel sensor compensation

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5500521A (en) * 1992-12-08 1996-03-19 Nec Corporation Optical sensor arrangement for tracking a star, with dark current pixel by pixel sensor compensation

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