ヘリオスタット
シーロスタットは、反射面が極軸と平行になっている平面鏡を、極軸の周りに日周運動の半分の角速度で回転(48時間で1回転)させる種類のヘリオスタットで、この仕組みにすると像が回転することがなくなる。一方で、平面鏡の赤緯方向の角度は変えることができないので、一枚鏡の装置の場合、反射光の受光部分の位置や向きが調節できる必要がある。そこで、一般的なシーロスタットは、極軸に平行な一次平面鏡と、一次平面鏡が反射した光を使用者に都合が良い方向へ誘導する二次平面鏡、二枚の平面鏡を組み合わせて使用する。今日では、二枚鏡のヘリオスタットのことがシーロスタットと呼ばれることもしばしばである。
ヘリオスタットの原理は全て、鏡の反射において入射角と反射角が等しいという反射の法則に基いている。反射の法則を読み換えると、平面鏡に反射される光の進路は、入射光の進路と鏡の法線とが作る平面に含まれ、入射光の進路と反射光の進路がなす角は、鏡の法線によって二等分される。この原理を応用し、光源(太陽)の向きと、光を反射させたい方向がなす角を、鏡の法線が常に二等分するように鏡を配置すれば、反射光の進路を一定に保つことができる。これが、ヘリオスタットの基本原理である。
具体的な機構としては、ブリタニカ百科事典第11版の「ヘリオスタット」の項にある挿絵の図1、棹DBCと棹DEで支持する平面鏡Xを、直線ABを軸に回転させる、という構成の場合を例にとれば、
ABを極軸に合わせる
直線DBCを入射光(太陽)の向きと等しくなるよう角度を調節する
ABCが作る平面の向きを光源(太陽)の赤経に合わせる
軸ABを24時間で1回転する速さで回転させる
以上によって、光源(太陽)を追尾することができる。そして、直線CEが鏡Xの反射面の法線となり、且つ、線分BEの長さが線分BCの長さと等しくなるように、棹DBCと棹DEを調節すると、光の反射方向はBEと平行となり、この向きは時間が経っても変化しなくなる。
原理さえ満たせばヘリオスタットは作れるので、その設計には無数の変形が考えられる。しかし、実際に装置として製作されるものは、特に科学的な観測や実験用途では、最も簡潔な極軸ヘリオスタットか、視野が回転しないシーロスタットが選択されている。