(57)【要約】【課題】  天体追尾用モータードライブ装置において、任意の速度でモーターを回転させることを可能とすることで、あらゆるウオームホイール歯数の赤道儀を、駆動可能とし、かつ高倍率観測に適した無振動で駆動することを可能とする。【解決手段】市販のＭＰ３プレーヤーからの音声信号を基準信号とし、あらかじめＰＣで音声信号を作成することで、任意の速度でモーターを回転させることを可能とすることで、あらゆるウオームホイール歯数の赤道儀を、駆動可能とする。また信号波形を正弦波とすることで、モーターから発生する振動を防止し、高倍率観測に適した無振動で駆動することを可能とする。また、赤道儀の微動軸に基準位置の目印を設けることにより、微動軸の一周期を周期としてモーター駆動信号のピッチををあらかじめ変動させて、赤道儀微動軸の偏芯により発生するペリオディックエラーを補正するように駆動することで高精度な追尾を可能とする。【選択図】図１
2016057594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天体追尾用モータードライブ装置において、
モーター減速ギア部と、ステッピングモーター部と、信号増幅器部と、ＭＰ３プレーヤー部を備え、前記ＭＰ３プレーヤーから再生されるオーディオ信号波形を基準信号として前記信号増幅部で増幅し、前記増幅した基準信号を前記ステッピングモーター部に入力してモーターを駆動することにより赤道儀を駆動し、前記駆動した赤道儀によって天体を追尾することを可能とすることを特徴とする天体追尾用モータードライブ装置。
【請求項２】
請求項１記載の天体追尾用モータードライブ装置において、
前記ＭＰ３プレーヤー部で再生する基準信号は、正弦波とすることにより、ステッピングモーター駆動により発生する振動を防止することを防止することを特徴とする天体追尾用モータードライブ装置。
【請求項３】
請求項２記載の天体追尾用モータードライブ装置において、赤経微動軸の回転基準位置を示す指標を備え、前記ＭＰ３プレーヤー部から再生されるオーディオ信号波形の再生スタートタイミングと赤経微動軸の回転基準位置を合わせることを可能とすることで、あらかじめ赤経微動軸の偏芯誤差により発生するペリオディックエラーを相殺するように再生信号のピッチを変動させた基準信号を再生することで、ペリオディックエラーの補正を可能とすることを特徴とする天体追尾用モータードライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、本発明は、赤道儀を用いて天体を追尾する天体追尾用モータードライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、天体望遠鏡を天体の動きに合わせて追尾する場合、一定の速度で追尾するために水晶発振回路で基準周波数を生成し、分周回路によって減速し、ステッピングモーターを駆動して、ウオームギア／ウオームホイールなどで構成される赤道儀赤経微動軸を駆動し、赤経軸を駆動する方法が一般的に用いられる。【０００３】  例えば、特許文献１では、一定の速度で追尾するために水晶発振回路で基準周波数を生成し、分周回路によって減速し、ステッピングモーターを駆動して、ウオーム／ウオームホイールギアを駆動し、赤経軸を駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献】
【特許文献１】  実開昭６３−１５１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  特許文献１に開示された従来の天体追尾用モータードライブ装置の場合、水晶発振回路で基準周波数を生成し、分周回路によって減速し、ステッピングモーターを駆動して、赤道儀赤経微動軸を駆動して天体を追尾するため、追尾周波数を容易に変更できない。天体追尾装置は、恒星を追尾する場合を想定した、２３時間５６分４秒で赤経軸を１回転する恒星時追尾が一般的で、それに合わせた水晶発振器が使用されることがほとんどである。そのため２４時間で赤経軸を１回転させる必要がある太陽の観測に使用する場合は、約０．２７４％の遅れが生じ、平均２４時間５０分２８秒で赤経軸を１回転させる月の観測に使用する場合は、平均約３．４％進み誤差が発生する。【０００６】  また、ウオームホイールの歯数が異なる赤道儀間でモータードライブを共用するような場合、例えばウオームホイール歯数１４４枚の赤道儀とウオームホイール歯数１８０枚の赤道儀で、モータードライブ装置を互いに共用する場合、回転数を変換するギアを介在させる、分周回路の構成を変更する等、駆動装置の回転数を変換する工夫が必要となり、同じモータードライブ装置をそのまま共用することができない。【０００７】  また、ジョンソニアンマウント（ポンセットマウントとも称される）のように駆動部分に歯車を持たず、駆動軸と駆動部分の摩擦による駆動機構を持つ場合など、駆動軸の直径誤差精度が水晶発振回路の周波数精度に及ばない場合、駆動軸の直径誤差精度が直接減速比の誤差となり、追尾速度の精度もそれに影響されて決まってしまい、高精度の追尾精度が実現できない。個々の個体のバラツキに合わせて追尾回路の精度を設定する場合でも、水晶発振回路の精度を維持したまま、追尾速度を安定して微調整する回路は容易ではない。【０００８】  本発明は、赤道儀を用いて天体を追尾する天体追尾用モータードライブ装置において、あらゆるウオームホイール歯数の赤道儀を、任意の速度で、高倍率観測に適した無振動で駆動するとともに、ウオーム軸の加工精度に起因するペリオディックエラーを補正することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本願発明は、天体追尾用モータードライブ装置において、モーター減速ギア部と、ステッピングモーター部と、信号増幅器部と、ＭＰ３プレーヤー部を備え、前記ＭＰ３プレーヤーから再生されるオーディオ信号波形を基準信号として前記信号増幅部で増幅し、前記増幅した基準信号を前記ステッピングモーター部に入力してモーターを駆動することにより赤道儀を駆動し、前記駆動した赤道儀によって天体を追尾することを可能とすることを特徴とする。【００１０】  また、本願発明は、天体追尾用モータードライブ装置において、前記ＭＰ３プレーヤー部で再生する基準信号は、正弦波とすることにより、ステッピングモーター駆動により発生する振動を防止することを防止することを特徴とする。【００１１】  また、本願発明は、天体追尾用モータードライブ装置において、赤経微動軸の回転基準位置を示す指標を備え、前記ＭＰ３プレーヤー部から再生されるオーディオ信号波形の再生スタートタイミングと赤経微動軸の回転基準位置を合わせることを可能とすることで、あらかじめ赤経微動軸の偏芯誤差により発生するペリオディックエラーを相殺するように再生信号のピッチを変動させた基準信号を再生することで、ペリオディックエラーの補正を可能とすることを特徴とする。【００１２】  本願発明の一実施例では、モーターを駆動させるための基準信号として、従来の水晶発振回路と分周回路ではなく、市販のＭＰ３プレーヤーの音声信号出力を使用する。ＭＰ３プレーヤーは、本体メモリに記録された音声信号波形を、内蔵された水晶発振回路による基準信号によりＤＡコンバーターでアナログ信号として再生するため、再生される波形の時間精度は基本的にＭＰ３プレーヤーに内蔵される水晶発振器による精度を有する。ＭＰ３プレーヤーで再生する音声信号波形は、ＰＣで容易に生成可能である。そのため、赤道儀のウオームホイール歯数とモーター減速ギアにより要求される任意の駆動信号周波数は、いかようにもＰＣで容易に生成可能である。例えばフリーウェア「Ａｕｄａｃｉｔｙ」等で、基準周波数の生成、周波数の変更が０．００１％単位で容易に可能である。【００１３】  そのため、ＭＰ３プレーヤーで再生される基準信号のピッチをＰＣであらかじめ設定することにより、例えば波形の編集に「Ａｕｄａｃｉｔｙ」等を使用した場合０．００１％単位で設定できる、すなわち平均太陽時（２４時間、８６４００秒）で１回転させるために設定した周波数を基準とした場合、恒星時駆動（２３時間５６分４秒、８６１６４秒）で１回転とする場合、基準信号を＋０．２７４％だけピッチを早くして、モーターを早く設定回転させればよい。また、月を追尾する場合は、平均して２４時間５０分２８秒で赤経軸を１回転させる必要があるため、−３．３９％だけピッチを遅く設定すればよい。【００１４】  また、ウオームホイール歯数が異なる赤道儀で、モータードライブ装置を共用する場合も、各赤道儀の歯数に応じた基準動作周波数信号をあらかじめＰＣで作成し、ＭＰ３プレーヤーで各赤道儀に対応した周波数の基準信号を再生することで、容易に速度をギヤ比の変更なしで実現することができる。【００１５】  また、ジョンソニアンマウントのように駆動部分に歯車���持たず、駆動軸と駆動部分の摩擦による駆動機構を持つ場合など、駆動軸の直径誤差精度が水晶発振回路の周波数精度に及ばず、個々の個体のバラツキに合わせて追尾回路の精度を設定したい場合にも、実際に軸直径から算出される減速比で一定時間駆動して、速度の進み・遅れの偏差を実際に高倍率で恒星を観測することで検出した結果を相殺するように、前記波形編集ソフトで０．００１％単位で周波数を修正することで、高精度で各個体にあわせて追尾速度を合わせこむことが可能となる。【００１６】  ＭＰ３プレーヤーで再生する基準信号をＰＣで作成する手順の一例として、ウオームホイール歯数１４４枚、モーター減速ギア比１：３００、ステッピングモーター極数４８極（１ステップ７．５度）のモーターをバイポーラ駆動させる場合の例を示す。まず平均太陽時（２４時間）で１回転させる場合、ウオームホイール歯数が１４４枚なので、ウオーム軸１回転の時間は、
２４時間（１４４０分）÷１４４＝１０分  となり、ウオーム軸は１０分間で１回転である。
また、モーター減速ギアが１：３００なので、モーター１回転の時間は、
１０分（６００秒）÷３００＝２秒  となり、モーターは２秒で１回転、すなわち１秒で０．５回転である。【００１７】  また、モーターに４８極（１ステップ７．５度）のモーターを使用した場合、１秒で０．５回転させるため、１秒間で２４極ステップの信号が必要になる。ステッピングモーターをバイポーラ駆動するためには、Ａ相、Ｂ相に、それぞれ９０度位相をずらした２つの交流波形が必要となる、これらの交流波形が９０度位相が回転するごとに、モーターが１ステップ回転することになる。すなわち１秒間で２４ステップ駆動するためには
２４ｘ９０÷３６０＝６Ｈｚ  の交流波形で駆動すればよいことになる。
この周波数はオーデオ信号としては低周波であるが、市販のＭＰ３プレーヤーで十分再生可能な周波数である。【００１８】  また、上記６Ｈｚの駆動信号は、通常ステッピングモーターの駆動に用いられる方形波をモーターに印可した場合、１ステップごとに振動が発生するため、２４Ｈｚの振動を発生することになる。この振動は、高倍率で惑星を観測する場合など、望遠鏡と共振を起こして光学系を振動させて、細かい部分が見えにくくなり、観測に支障をきたす不具合を発生することがある。モーターから発生する振動を防止するためには、交流駆動波形を正弦波として、Ａ相からＢ相への駆動電圧を連続的に変化させ、なめらかな回転磁界を発生させる必要がある。【００１９】  本願発明の一実施例では、ＭＰ３プレーヤーのＬｃｈオーディオ信号をＡ相駆動用信号として、Ｒｃｈオーディオ信号をＢ相駆動用信号としてそのまま使用する。そのため、基準信号の波形を正弦波で作成すれば、そのまま極めてひずみ率の低い正弦波をＭＰ３プレーヤーで出力することが可能となる。ＭＰ３プレーヤーの出力信号はそのままではモーターを駆動する電力がないため、簡単な増幅器で増幅し、モーターに印可すれば、歪の少ない正弦波で駆動することが可能となり、振動のないモーター駆動が可能となる。【００２０】  また、赤道儀の赤経微動軸に基準位置の目印を設けることと、赤経微動軸の一回転を一周期として、赤道儀微動軸の偏芯誤差により発生する追尾速度の進み・遅れ（ペリオディックエラー）を、赤道儀の赤経微動軸が基準位置に来たと同時に、音声ファイルの再生をＭＰ３プレーヤーでスタートさせたときに、赤経微動軸の誤差による追尾速度の進み・遅れを相殺するよう、基準信号のピッチをあらかじめ赤経微動軸の一回転周期の中で変動させておくことで、ペリオディックエラーを補正するように駆動することができ高精度な追尾を可能とすることもできる。
【発明の効果】
【００２１】  本発明の天体追尾用モータードライブ装置によれば、赤道儀を用いて天体を追尾する天体追尾用モータードライブ装置において、あらゆるウオームホイール歯数の赤道儀を、任意の速度で、高倍率観測に適した無振動で駆動するとともに、ウオーム軸の加工精度に起因するペリオディックエラーを補正することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】  本発明の一実施例である天体追尾用モータードライブ装置の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】  本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２４】  図１は、本発明の一実施例の天体追尾用モータードライブ装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施例の天体追尾用モータードライブ装置は、ＭＰ３プレーヤー１、増幅器２、ステッピングモーターから成るモーター３、減速ギア４及び赤道儀の微動軸５を備える。ＭＰ３プレーヤー１からの基準駆動オーディオ信号は、増幅器２に入力される。増幅器２の出力信号は、モーター３に入力される。モーター３の回転は、減速ギア４で減速され、赤道儀の微動軸５を回転させる。
【００２５】  ＭＰ３プレーヤーで再生する基準信号をＰＣで作成する手順の一例として、ウオームホイール歯数１４４枚、モーター減速ギア比１：３００、ステッピングモーター極数４８極（１ステップ７．５度）のモーターをバイポーラ駆動させる場合の例を示す。まず平均太陽時（２４時間）で１回転させる場合、ウオームホイール歯数が１４４枚なので、ウオーム軸１回転の時間は、
２４時間（１４４０分）÷１４４＝１０分  となり、ウオーム軸は１０分間で１回転である。
また、モーター減速ギアが１：３００なので、モーター１回転の時間は、
１０分（６００秒）÷３００＝２秒  となり、モーターは２秒で１回転、すなわち１秒で０．５回転である。
【００２６】  また、モーターに４８極（１ステップ７．５度）のモーターを使用した場合、１秒で０．５回転させるため、１秒間で２４極ステップの信号が必要になる。ステッピングモーターをバイポーラ駆動するためには、Ａ相、Ｂ相に、それぞれ９０度位相をずらした２つの交流波形が必要となる、これらの交流波形が９０度位相が回転するごとに、モーターが１ステップ回転することになる。すなわち１秒間で２４ステップ駆動するためには
２４ｘ９０÷３６０＝６Ｈｚ  の交流波形で駆動すればよいことになる。
この周波数はオーデオ信号としては低周波であるが、市販のＭＰ３プレーヤーで十分再生可能な周波数である。
【００２７】  前記方法で作成した基準オーディオ信号は、周波数は音声信号編集用フリーウエアなどで０．００１％の精度で設定できる。目的に応じて、太陽時駆動（２４時間）を１００％とした場合に、恒星時駆動（２３時間５６分４秒）１００．２７４％や、平均月速度駆動（２４時間５０分２８秒）約９６．６１％などの設定も、あらかじめピッチを変更した音声ファイルを作成し、ＭＰ３プレーヤーでそれを再生するだけで容易に変更が可能である。
【００２８】  近年、地上の風景を星空の前景として同時に撮影する「星景写真」と言われる撮影手法があり、このような要求では、星と地上の風景を両者のブレの許容範囲内に収まるよう同時に撮影したいので、赤道儀を恒星時に対して５０％〜７０％程度の速度で駆動したい場合が出てくるが、このような場合でも、あらかじめピッチを設定した音声ファイルを準備しておくことで、容易に対応できる。
【００２９】  ＭＰ３プレーヤーで再生する基準信号をＰＣで作成する際、波形を正弦波として、そのまま増幅器で増幅してモーターに印可することで、モーターが回転する際に発生する振動を防止できる。
【００３０】  また、赤道儀の微動軸に基準位置の目印を設けることにより、微動軸の一周期を周期として、赤道儀微動軸の偏芯により発生する追尾速度の進み・遅れ（ペリオディックエラー）を、赤道儀の微動軸が基準位置に来たときに、音声ファイルの再生をＭＰ３プレーヤーでスタートさせたときに、補正できるようにあらかじめ音声ファイルのピッチをあらかじめ赤道儀微動軸の１回転周期の中で変動させておくことで、ペリオディックエラーを補正するように駆動することができ高精度な追尾を可能とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】  本発明は、赤道儀を用いて天体を追尾する天体追尾用モータードライブ装置に有用に用いることができる。
【符号の説明】
【００３２】１  ＭＰ３プレーヤー、
２  増幅器、
３  ステッピングモーター部、
４  モーター減速ギア部、
５  赤道儀微動軸
【図１】
2016057594.tif 000003