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JPH0690028B2 - Sun sensor - Google Patents
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JPH0690028B2 - Sun sensor - Google Patents

Sun sensor

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Publication number
JPH0690028B2
JPH0690028B2 JP61206784A JP20678486A JPH0690028B2 JP H0690028 B2 JPH0690028 B2 JP H0690028B2 JP 61206784 A JP61206784 A JP 61206784A JP 20678486 A JP20678486 A JP 20678486A JP H0690028 B2 JPH0690028 B2 JP H0690028B2
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JP
Japan
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image sensor
sun
linear image
slit
window glass
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Application number
JP61206784A
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JPS6363908A (en
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博行 中村
靖史 若林
秀夫 浜田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、例えば人工衛星の姿勢角検出等に用いられる
太陽センサに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a sun sensor used, for example, for detecting an attitude angle of an artificial satellite.

(従来の技術) 一般に、人工衛星等の太陽センサの光電系の一方式とし
て、第2図に示すように1本の光を透過する直線状のス
リット1と、その後方にスリット1を通過した太陽光を
検出する為に適当な間隔を置いてスリット1と直交方向
に配置されたCCD(Charge Coupled Device)リニアイメ
ージセンサ2により太陽方向を検出する技術がある。
(Prior Art) Generally, as one method of a photoelectric system of a sun sensor such as an artificial satellite, as shown in FIG. 2, a linear slit 1 which transmits one light and a slit 1 which passes behind the slit 1 are provided. There is a technique for detecting the sun direction by a CCD (Charge Coupled Device) linear image sensor 2 arranged in a direction orthogonal to the slit 1 at an appropriate interval for detecting sunlight.

第2図において、X,Y,Zは直交座標軸を表わし、この例
の太陽センサでは、Y-Z平面に投影したZ軸に対する太
陽方向の角度αを検出する。まず、スリット1を通過し
た太陽光によるCCDリニアイメージセンサ2の信号出力
を信号処理系で処理することにより、X軸からCCDリニ
アイメージセンサ2の受光面上の太陽光入射点までの距
離lが求められる。スリット1からCCDリニアイメージ
センサ2の受光面までの距離hは既知の値であり、lが
わかればY-Z平面内での太陽方向の角度αは次式により
求められる。
In FIG. 2, X, Y, and Z represent orthogonal coordinate axes, and the sun sensor of this example detects the angle α of the sun direction with respect to the Z axis projected on the YZ plane. First, by processing the signal output of the CCD linear image sensor 2 due to the sunlight passing through the slit 1 with a signal processing system, the distance l from the X axis to the sunlight incident point on the light receiving surface of the CCD linear image sensor 2 is reduced. Desired. The distance h from the slit 1 to the light receiving surface of the CCD linear image sensor 2 is a known value, and if l is known, the angle α of the sun direction in the YZ plane can be calculated by the following equation.

ところで、CCDリニアイメージセンサ2の構造は第3図
(a),(b),(c)に示すように、CCDリニアイメ
ージセンサ半導体チップ3等を保護するために前面が窓
ガラス4の気密封止となっている。
By the way, the structure of the CCD linear image sensor 2 is, as shown in FIGS. 3 (a), (b), and (c), a hermetically sealed front window glass 4 for protecting the CCD linear image sensor semiconductor chip 3 and the like. It has stopped.

次に、上記窓ガラス4が上記方式の太陽センサの性能に
与える影響について述べる。
Next, the influence of the window glass 4 on the performance of the sun sensor of the above method will be described.

第4図は太陽光によるスリット像が窓ガラス4を通して
CCDリニアイメージセンサ2の受光面上に到達する場合
の太陽光入射角度による相違を説明する為の図である。
第4図において、5は太陽がY-Z平面内でZ軸に対しα
の角度にあるとき、スリット1を通過した太陽光線の入
射方向を示し、この場合のスリット像はCCDリニアイメ
ージセンサ2の受光面上のA点でY軸と直交する。この
時のCCDリニアイメージセンサ2の信号出力を処理する
ことによりA点のX軸からの距離lが求められる。次に
太陽が、Z軸に対しαの角度でかつY-Z平面に垂直な平
面内で傾斜した時のスリット1の通過光の入射方向を6
とする。この場合のスリット像は前述の太陽がY−Z平
面内にある場合よりもΔlだけX軸よりのB点でY軸と
直交する。上記2つのケースはいずれの場合も太陽方向
のY-Z平面に投影したZ軸からの角度はαで同じであり
ながら、スリット像のCCDリニアイメージセンサ2の受
光面への到達点が異なるという事は、αの角度検出を目
的としている太陽センサの検出誤差に直結する。この原
因は窓ガラス4による太陽光の屈折の結果、前記2つの
ケースに誤差(以下この誤差を窓ガラスによる軸干渉誤
差という)が生ずるためである。
Figure 4 shows the slit image of sunlight through the window glass 4.
FIG. 5 is a diagram for explaining a difference due to a sunlight incident angle when reaching the light receiving surface of the CCD linear image sensor 2.
In Fig. 4, 5 indicates that the sun is α with respect to the Z axis in the YZ plane.
When the angle is, the incident direction of the sun rays passing through the slit 1 is shown, and the slit image in this case is orthogonal to the Y axis at the point A on the light receiving surface of the CCD linear image sensor 2. By processing the signal output of the CCD linear image sensor 2 at this time, the distance l from the X axis of point A can be obtained. Next, when the sun is inclined at an angle α with respect to the Z axis and in a plane perpendicular to the YZ plane, the incident direction of the light passing through the slit 1 is set to 6
And The slit image in this case is orthogonal to the Y-axis at the point B from the X-axis by Δl compared to the case where the sun is in the YZ plane. In each of the above two cases, the angle from the Z axis projected on the YZ plane in the sun direction is the same as α, but the arrival point of the slit image at the light receiving surface of the CCD linear image sensor 2 is different. , Α is directly connected to the detection error of the sun sensor for detecting the angle. This is because the refraction of sunlight by the window glass 4 causes an error in the above two cases (hereinafter, this error is referred to as an axis interference error due to the window glass).

(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、上記窓ガラスによる軸干渉誤差が生ずるとい
う事情に鑑みてなされたもので、窓ガラスによる軸干渉
誤差を除去して高精度にし得る太陽センサを提供するこ
とを目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in view of the situation in which an axial interference error occurs due to the window glass, and a sun sensor capable of removing the axial interference error due to the window glass to achieve high accuracy is provided. The purpose is to provide.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

(問題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、スリットとそれに直交するリ
ニアイメージセンサで構成した太陽センサの光学系に、
リニアイメージセンサの窓ガラスによる軸干渉誤差を生
じさせないように凹面鏡を設けたものである。
(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, an optical system of a sun sensor including a slit and a linear image sensor orthogonal to the slit,
A concave mirror is provided so as not to cause an axial interference error due to the window glass of the linear image sensor.

(作用) 上記手段のように、リニアイメージセンサの窓ガラスに
よる軸干渉誤差を打ち消す凹面鏡を設けることにより、
リニアイメージセンサの窓ガラスによる光の屈折の影響
を受けずに太陽方向等の検出を可能とする。
(Operation) As described above, by providing the concave mirror that cancels the axial interference error due to the window glass of the linear image sensor,
It is possible to detect the direction of the sun without being affected by the refraction of light by the window glass of the linear image sensor.

(実施例) 以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。Embodiments Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図(a),(b)は本発明の一実施例を示し、太陽
光を透過する1本の直線状スリット1は凹面鏡、例えば
半円柱状の放物面反射鏡7の焦点位置に配設され、スリ
ット1を透過した太陽光は放物面反射鏡7により略平行
に反射される。この放物面反射鏡7からの反射光が受光
される位置にはリニアイメージセンサ2が略平行な反射
光に対し直交方向に配設される。このリニアイメージセ
ンサ2は例えばCCDリニアイメージセンサ半導体チップ
より構成され、このチップを保護するために前面が窓ガ
ラスで気密封止されている。
1 (a) and 1 (b) show an embodiment of the present invention, in which one linear slit 1 that transmits sunlight is located at the focal position of a concave mirror, for example, a semi-cylindrical parabolic reflector 7. The parabolic reflector 7 reflects the sunlight, which is arranged and transmitted through the slit 1, substantially in parallel. At a position where the reflected light from the parabolic reflector 7 is received, the linear image sensor 2 is arranged in a direction orthogonal to the substantially parallel reflected light. The linear image sensor 2 is composed of, for example, a CCD linear image sensor semiconductor chip, and the front surface is hermetically sealed with a window glass to protect the chip.

このような構成にすれば、太陽がZ軸に対しαの角度で
Z-Y平面に垂直な平面内を傾斜しても、リニアイメージ
センサ2の窓ガラスによる入射光の屈折はリニアイメー
ジセンサ2の列方向(第1図ではY′の方向)に作用す
ることがないので、リニアイメージセンサ2の窓ガラス
による軸干渉誤差を排除することが可能である。したが
って、半円柱状の放物面反射鏡7を設けることにより、
リニアイメージセンサの窓ガラスによる光の屈折の影響
を受けずに太陽方向を正確かつ高精度に検出することが
できる。
With this configuration, the sun is at an angle α with respect to the Z axis.
Even if tilted in a plane perpendicular to the ZY plane, refraction of incident light by the window glass of the linear image sensor 2 does not act in the column direction of the linear image sensor 2 (direction Y'in FIG. 1). It is possible to eliminate the axis interference error due to the window glass of the linear image sensor 2. Therefore, by providing the semi-cylindrical parabolic reflector 7,
The sun direction can be detected accurately and highly accurately without being affected by the refraction of light by the window glass of the linear image sensor.

なお、第1図の実施例では、凹面鏡として、半円柱状の
放物面反射鏡について説明したが、これに限らず、半円
柱状反射鏡で近似的に形成してもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, a semi-cylindrical parabolic reflector is described as the concave mirror, but the concave mirror is not limited to this and may be approximately formed by a semi-cylindrical reflector.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように本発明によれば、リニアイメージセン
サの窓ガラスによる軸干渉誤差を生じさせないように凹
面鏡を設けることにより、窓ガラスによる光の屈折の影
響を受けずに太陽方向を正確かつ高精度に検出できる太
陽センサを提供することができる。
As described above, according to the present invention, by providing the concave mirror so as not to cause the axial interference error due to the window glass of the linear image sensor, the sun direction is accurately and accurately adjusted without being affected by the refraction of light by the window glass. It is possible to provide a sun sensor that can be accurately detected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(a)は本発明の一実施例を示す斜視図、第1図
(b)は同図(a)のX軸方向から見た図、第2図〜第
4図は従来の太陽センサを説明するための構成図であ
る。 1……スリット、2……リニアイメージセンサ、3……
半円柱状の放物面反射鏡。
1 (a) is a perspective view showing an embodiment of the present invention, FIG. 1 (b) is a view seen from the X-axis direction in FIG. 1 (a), and FIGS. 2 to 4 are conventional suns. It is a block diagram for explaining a sensor. 1 ... Slit, 2 ... Linear image sensor, 3 ...
A semi-cylindrical parabolic reflector.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 秀夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝小向工場内 (56)参考文献 特開 昭49−53463(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hideo Hamada, No. 1, Komukai Toshiba Town, Komukai-shi, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Komatsu Plant, Toshiba Corporation (56) References JP-A-49-53463 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】太陽光を透過する直線状スリットと、この
直線状スリットが焦点位置に配設されこの直線状スリッ
トを透過した入射光が略平行に反射される凹面鏡と、こ
の凹面鏡からの略平行の反射光が受光される位置に略平
行の反射光に対し直交方向に配設されたリニアイメージ
センサとを具備することを特徴とする太陽センサ。
1. A linear slit for transmitting sunlight, a concave mirror for arranging the linear slit at a focal position and reflecting incident light transmitted through the linear slit substantially in parallel, and a concave mirror for the concave mirror. A sun sensor, comprising: a linear image sensor disposed at a position where parallel reflected light is received in a direction orthogonal to the substantially parallel reflected light.
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