(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙航行体に搭載され、天空を走査して恒星の光を集光する略円形状の視野を有する集光手段と、この集光手段で集光された恒星の光を光電変換するものであって、
一対のスリット状の光電変換部が前記集光手段の視野中心に対して有効視野が異なるように略Ｖ字状に組み合わせ配置された第１の検出系と一対のスリット状の光電変換部が前記集光手段の視野中心に対して有効視野が異なるように略逆Ｖ字状に組み合わせ配置された第２の検出系が前記集光手段の視野中心に対して略対称に配置された検出手段と、
この検出手段の第１の検出系と第２の検出系を選択的に切替え駆動して一方に恒星の光を取込む切替え制御手段と、前記第１の検出系の光電変換部あるいは第２の検出系の光電変換部の検出信号に基づいて恒星の照度と角度を検出する信号処理手段とを具備した恒星センサ。
【請求項２】
前記宇宙航行体は、スピン安定型であることを特徴とする請求項１に記載の恒星センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばスピン型人工衛星等の宇宙航行体に搭載されて姿勢センサとして供される恒星センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の恒星センサは、図２に示すようにセンサ本体１０がスピン軸に対応して衛星本体１１に搭載され、衛星本体１１のスピンに連動して天空を走査する（図３参照）。
【０００３】
すなわち、センサ本体１０は、図４に示すようにバッフル１２で視野外の妨害光を除去し、その視野内の恒星９の光を光学系１３に案内する。光学系１３は、入力した恒星９の光を、例えばフォトダイオードで構成される検出部１に集光し、この検出部１で入力した光が光電変換される。
【０００４】
この検出部１は、図５に示すように略Ｖ字状に組み合わされた一対のスリット状の光電変換部１ａ，１ｂが、光学系１３の略円状の視野中心Ｏ（０，０）に対して略対称に配置され、この二対の光電変換部１ａ，１ｂ（１ａ，１ｂ）が切替え式に駆動されて恒星９の光を交互に取得して光電変換する。この際、二対の光電変換部１ａ，１ｂ（１ａ，１ｂ）は、恒星９が横切ると、その通過位置に応じて、図６に示すように出力パルス信号を発生して信号処理部１４に出力する。信号処理部１４は、入力した出力パルス信号に基づいて光学系１３の視野中心Ｏからの角度情報と共に、恒星９の光の明るさを示す照度情報を求める。この恒星９の光の照度情報と、角度情報は、例えば衛星本体１１の姿勢情報として姿勢制御に供される。
【０００５】
ところで、このような恒星センサは、その光電変換部１ａ，１ｂ（１ａ，１ｂ）の視野範囲Ａが、例えば光学系１３の視野中心Ｏに対して略対称に＋５ｄｅｇ〜−５ｄｅｇの如く設定され（図５参照）、光学系１３と検出部１により特定され、その検出能力に大きな影響を及ぼす。このため、宇宙開発の分野においては、恒星センサの視野範囲Ａの拡大化を図り、その検出能力の拡大を図ることが強く要請されている。
【０００６】
しかしながら、上記恒星センサでは、視野範囲Ａの拡大化を図る場合、その光学系１３の大形化を図る必要があり、大形化と共に、重量の増加を招くという問題を有する。このため、恒星センサは、その使用形態に制約を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の恒星センサでは、視野範囲の拡大を図ると、大形化と共に、重量の増加を招くという問題を有する。
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、構成簡易にして、小型・軽量化を図り得、且つ、視野範囲の拡大化を図り得るようにした恒星センサを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、宇宙航行体に搭載され、天空を走査して恒星の光を集光する略円形状の視野を有する集光手段と、この集光手段で集光された恒星の光を光電変換するものであって、一対のスリット状の光電変換部が前記集光手段の視野中心に対して有効視野が異なるように略Ｖ字状に組み合わせ配置された第１の検出系と一対のスリット状の光電変換部が前記集光手段の視野中心に対して有効視野が異なるように略逆Ｖ字状に組み合わせ配置された第２の検出系が前記集光手段の視野中心に対して略対称に配置された検出手段と、この検出手段の第１の検出系と第２の検出系を選択的に切替え駆動して一方に恒星の光を取込む切替え制御手段と、前記第１の検出系の光電変換部あるいは第２の検出系の光電変換部の検出信号に基づいて恒星の照度と角度を検出する信号処理手段とを具備した恒星センサを構成するものである。
【０００９】
上記構成によれば、第１及び第２の検出系の光電変換部は、光学系の視野中心に対して略対称の視野内一杯に配置することが可能となり、光学系の視野の拡大を図ることなく、該第１及び第２の検出系の視野範囲の拡大化が図れる。従って、センサ検出能力の向上を、光学系を含む構成の大形化と共に、重量の増加を招くことなく実現可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
第１図はこの発明の一実施の形態に係る恒星センサの特徴とする検出部２０の詳細を示すものである。但し、ここでは、その他の視野外の妨害光を除去するバッフル１２、その視野内の恒星９の光を集光する光学系１３、信号処理部１４は、前記図４と略同様に構成されることで、ここでは、同一部分について、同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００１１】
すなわち、この発明の特徴とする検出部２０は、光学系１３の略円状の視野中心Ｏ（０，０）に対して第１及び第２の検出系２１，２２が略対称に配置される。このうち第１の検出系は、例えば長さ寸法の異なる第１及び第２の光電変換部２３ａ，２３ｂが略Ｖ字状に組み合わせ配置され、そのうち長い方の一方が視野中心Ｏ側に視野範囲方向と略平行に配置される。
【００１２】
他方、第２の検出系２２は、長さ寸法の異なる第１及び第２の光電変換部２３ａ，２３ｂが略逆Ｖ字状に組み合わせ配置され、そのうち長い方の一方が視野中心Ｏ側に視野範囲方向と略平行に配置される。そして、これら第１及び第２の検出系２１，２２は、図示しない切替え機構により、いずれか一方が視野中心Ｏに対して所定の位置において切替え式に駆動制御される。
【００１３】
例えば、第１の検出系２１は、長さ寸法の異なる第１及び第２の光電変換部２３ａ，２３ｂの作用により、光学系１３の視野中心Ｏから例えば＋５ｄｅｇ、−７ｄｅｇの有効視野を有するように設定され、第２の検出系は略同様に長さ寸法の異なる第１及び第２の光電変換部２３ａ，２３ｂの作用により、例えば＋７ｄｅｇ〜−５ｄｅｇの有効視野を有するように設定される。そして、第１及び第２の検出系２１，２２は、上記切替え機構（図示せず）により、視野中心Ｏに対して±４ｄｅｇの位置において切替え制御される。これにより、第１及び第２の検出系２１，２２は、その光学系１３の視野内における視野範囲Ａが±７ｄｅｇに設定される。
【００１４】
上記構成により、前述したように衛星本体１１がスピンされると、これに連動してバッフル１２及び光学系１３が天空を走査して、光学系１３の視野内に位置する恒星９の光を集光する。この際、検出部２０は、第１及び第２の検出系２１，２２が選択的に切替え制御されて（例えば、視野中心Ｏの略±４ｄｅｇ付近で第１及び第２の検出系２１，２２が交互に切替え制御されて）、第１及び第２の検出系２１，２２のいずれか一方に恒星９の光が集光される。ここで、第１及び第２の検出系２１，２２は、入射した光を光電変換して、その出力パルス信号を上記信号処理部１４に出力する。信号処理部１４は、入力した出力パルス信号を信号処理して恒星９の照度情報及び角度情報を求める。
【００１５】
このように、上記恒星センサは、スリット状の第１及び第２の光電変換部２３ａ，２３ｂを略Ｖ字状に組み合わせた第１の検出系２１と、スリット状の第１及び第２の光電変換部２３ａ，２３ｂを略逆Ｖ字状に組み合わせた第２の検出系２２を、光学系１３の視野中心Ｏに対して略対称に配置し、この第１及び第２の検出系２１，２２を選択的に切替え制御して、恒星９の光を取得するように構成した。
【００１６】
これによれば、検出部２０を構成する第１及び第２の検出系２１，２２の視野範囲Ａを、光学系１３の視野内一杯に設定することが可能となり、光学系１３の視野の拡大を図ることなく、センサ検出性能の向上が図れる。
【００１７】
これは、例えば、検出部２０の視野範囲Ａを、最大限±７ｄｅｇに設定することが可能であるのに対して、光学系１３を同一として、前述した上記図５に示す従来の検出部１を構成した場合、その視野範囲Ａが、最大限±５ｄｅｇとなることから視野範囲の拡大が図れることが確認される。
【００１８】
なお、上記実施の形態では、スピン型人工衛星に適用した場合で説明したが、これに限ることなく、各種の方式の衛星を含む宇宙航行体においても適用可能である。
よって、この発明は上記実施の形態に限ることなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることは勿論のことである。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、構成簡易にして、小型・軽量化を図り得、且つ、視野範囲の拡大化を図り得るようにした恒星センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係る恒星センサの要部を取り出して示した図。
【図２】この発明の適用される恒星センサの配置構成を示した図。
【図３】恒星センサの計測概念を説明するために示した図。
【図４】この発明の適用される恒星センサの構成を示した図。
【図５】従来の恒星センサの要部を示した図。
【図６】検出部から出力される出力パルス信号の一例を示した図。
【符号の説明】
９…恒星。
１０…センサ本体。
１１…衛星本体。
１２…バッフル。
１３…光学系。
１４…信号処理部。
２０…検出部。
２１，２２…第１及び第２の検出系。
２３ａ，２３ｂ…第１及び第２の光電変換部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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