KR101205228B1 - 온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라 - Google Patents

온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원통 형상의 카메라 경통과, 상기 카메라 경통의 내부에 설치되어 입사되는 빛을 반사하는 1차 반사경과, 상기 카메라 경통의 내부에 설치되어 1차 반사경에 의해 반사된 빛을 재차 반사하는 2차 반사경과, 상기 2차 반사경에 의해 반사된 빛을 입력받아 촬상소자를 통해 영상촬영을 수행하는 카메라 초점면 전자부와, 상기 카메라 경통을 감싸도록 설치되되, 2차 반사경을 사이에 두고 상호 이격되도록 설치되어 카메라 경통에 열을 공급하도록 발열되는 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛과, 상기 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛의 발열 온도를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 카메라 경통에 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 설치하여 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛의 온도 제어에 의해 2차 반사경의 위치를 조절함으로써 포커싱을 수행하는 효과가 있다.

Description

온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라 {A SATELLITE ELECTRO-OPTICAL CAMERA EQUIPPED WITH FOCUSING MECHANISM USING TEMPERATURE CONTROL ON THE TELESCOPE STRUCTURE}
본 발명은 온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라 경통에 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 설치하여 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛의 온도 제어에 의해 2차 반사경의 위치를 조절함으로써 포커싱을 수행하는 온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라에 관한 것이다.
일반적으로, 위성의 구조는 크게 위성체와 탑재체로 구분된다.
위성체는 위성의 시스템을 운영하기 위한 위성의 본체에 해당하고, 탑재체는 위성의 운용목적에 따라 탑재되는 전자광학 카메라, 통신 중계기, 과학관측장비,적외선 카메라, 기상관측장비 등 다양하게 이루어진다.
이러한 탑재체 중 전자광학 카메라는 위성체에 탑재되어 지상의 영상을 촬영하는 기능을 수행한다.
상기와 같은 전자광학 카메라는, 도 1에 도시된 바와 같이, 원통 형상으로 형성되는 카메라 경통(10)과, 카메라 경통(10)의 내부에 설치되어 입사되는 빛을 반사하는 1차 반사경(20)과, 1차 반사경(20)에 의해 반사된 빛을 재차 반사하는 2차 반사경(30)과, 2차 반사경(30)에 의해 반사된 빛을 입력받아 촬상소자를 통해 영상촬영을 수행하는 카메라 초점면 전자부(40)로 구성되어 지상의 영상을 촬영한다.
상기와 같이 구성되는 종래의 전자광학 카메라는 일단 우주궤도로 발사된 이후에는 카메라의 포커싱이 불가능하거나, 2차 반사경(30)에 연결 설치되는 스텝모터(미도시)를 이용하여 2차 반사경(30)의 위치를 조정함으로써 포커싱을 수행하고 있다.
그러나, 스텝모터를 이용하여 전자광학 카메라의 포커싱을 수행할 경우에는 스텝모터가 갖는 스텝 정밀도 이상으로 제어가 불가능하고, 스텝모터에 발생하는 백러쉬 등에 의한 오차가 생겨 정밀한 포커싱 제어가 불가능한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 카메라 경통에 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 설치하여 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛의 온도 제어에 의해 2차 반사경의 위치를 조절함으로써 포커싱을 수행하는 온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 원통 형상의 카메라 경통과, 상기 카메라 경통의 내부에 설치되어 입사되는 빛을 반사하는 1차 반사경과, 상기 카메라 경통의 내부에 설치되어 1차 반사경에 의해 반사된 빛을 재차 반사하는 2차 반사경과, 상기 2차 반사경에 의해 반사된 빛을 입력받아 촬상소자를 통해 영상촬영을 수행하는 카메라 초점면 전자부와, 상기 카메라 경통을 감싸도록 설치되되, 2차 반사경을 사이에 두고 상호 이격되도록 설치되어 카메라 경통에 열을 공급하도록 발열되는 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛과, 상기 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛의 발열 온도를 제어하는 제어부에 의해 달성된다.
또한, 상기 제1 히터 유닛은 상기 카메라 경통의 직경에 대응되도록 형성되어 카메라 경통에 끼워져 설치되는 제1 링과, 상기 제1 링의 외주를 따라 설치되는 복수 개의 히터를 포함하고, 상기 제2 히터 유닛은 상기 카메라 경통의 직경에 대응되도록 형성되어 카메라 경통에 끼워져 설치되되, 제1 링과 이격되어 제1 링과의 사이에 2차 반사경이 위치되도록 설치되는 제2링과, 상기 제2 링의 외주를 따라 설치되는 복수 개의 히터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 링 및 제2 링은 카메라 경통과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛에 각각 설치되어 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛의 온도를 감지하여 제어부로 전달하는 온도 감지 센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛 중 어느 하나의 히터 유닛만을 발열시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛에 각각 설치되어 1차 반사경과 제1 히터 유닛의 사이 거리 및 1차 반사경과 제2 히터 유닛의 사이 거리를 감지하여 제어부로 전달하는 거리 감지 센서를 더 포함할 수 있다.
이에 의해, 카메라 경통에 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛을 설치하여 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛의 온도 제어에 의해 2차 반사경의 위치를 조절함으로써 포커싱을 수행하는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 대한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라의 구성도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라의 작동 상태도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라는, 도 2에 도시된 바와 같이, 카메라 경통(100)과, 카메라 경통(100)의 내부에 설치되어 입사되는 빛을 반사하는 1차 반사경(200)과, 1차 반사경(200)에 의해 반사된 빛을 재차 반사하는 2차 반사경(300)과, 2차 반사경(300)에 의해 반사된 빛을 입력받아 촬상소자를 통해 영상촬영을 수행하는 카메라 초점면 전자부(400)와, 카메라 경통(100)을 감싸도록 설치되되 2차 반사경(300)을 사이에 두고 상호 이격되도록 설치되어 카메라 경통(100)에 열을 공급하도록 발열되는 제1 히터 유닛(500) 및 제2 히터 유닛(600)과, 제1 히터 유닛(500) 및 제2 히터 유닛(600)의 발열 온도를 제어하는 제어부(700)로 구성된다.
먼저, 카메라 경통(100)은 내부에 수용공간이 형성된 원통 형상의 구조체로, 일측이 개방되어 개방된 일측으로 빛이 입사된다.
그리고, 1차 반사경(200)은 카메라 경통(100)의 내부에 설치되는 광학 거울로서, 카메라 경통(100)의 내부로 입사되는 빛을 반사시킨다.
2차 반사경(300) 또한, 카메라 경통(100)의 내부에 설치되는 광학 거울로서, 1차 반사경(200)에 의해 반사된 빛을 재차 반사시키게 된다.
그리고, 카메라 초점면 전자부(400)는 CCD나 CMOS 등의 촬상소자를 이용하여 입력되는 빛을 영상정보로 변환하는 것으로, 2차 반사경(300)에 의해 반사된 빛을 입력받아 영상촬영을 수행한다.
상술한 카메라 경통(100), 1차 반사경(200), 2차 반사경(300) 및 카메라 초점면 전자부(400)는 일반적인 위성용 전자광학 카메라에 널리 사용되고 있는 것이므로 자세한 설명은 생략한다.
한편, 제1 히터 유닛(500)은 카메라 경통(100)에 끼워져 설치되는 제1 링(510)과, 제1 링(510)의 외주를 따라 설치되는 복수 개의 히터(520)로 구성되고, 제2 히터 유닛(500)은 카메라 경통(100)에 끼워져 설치되되 제1 링(510)과 이격되어 제1 링(510)과의 사이에 2차 반사경(300)이 위치되도록 설치되는 제2 링(610)과, 제2 링(610)의 외주를 따라 설치되는 복수 개의 히터(620)로 구성된다.
제1 링(510)은 카메라 경통(100)의 직경에 대응되는 직경으로 형성되는 링으로서, 카메라 경통(100)과 동일한 재질로 형성되어 카메라 경통(100)에 끼워져 설치된다.
이때, 제1 링(510)은 제2 반사경(300)이 설치된 영역과 인접한 영역에 위치되도록 카메라 경통(100)에 설치된다.
그리고, 히터(520)는 일반적으로 널리 사용되는 발열수단으로, 제1 링(510)의 외주를 따라 복수 개로 설치되어 제1 링(510)에 열을 공급한다.
또한, 제2 링(610)은 카메라 경통(100)의 직경에 대응되는 직경으로 형성되는 링으로서, 카메라 경통(100)과 동일한 재질로 형성되어 카메라 경통(100)에 끼워져 설치된다.
이때, 제2 링(610)은 제1 링(510)과 일정간격 이격되도록 설치되어 제1 링(510)과의 사이에 제2 반사경(300)이 위치되도록 설치된다.
그리고, 히터(620)는 일반적으로 널리 사용되는 발열수단으로, 제2 링(610)의 외주를 따라 복수 개로 설치되어 제2 링(610)에 열을 공급한다.
여기서, 제1 링(510)과 제2 링(610) 상에 온도 감지 센서(미도시)가 설치되어 제1 링(510)과 제2 링(610)의 온도를 감지하여 제어부(700)로 전송한다.
상기 온도 감지 센서는 일반적으로 널리 사용되는 센서로서, 자세한 설명은 생략한다.
한편, 제어부(700)는 제1 히터 유닛(500)과 제2 히터 유닛(600)의 발열 온도를 제어하는 것으로, 상기 온도 감지 센서의 감지 결과를 인가받아 제1 히터 유닛(500) 및 제2 히터 유닛(600)의 온도 차를 제어한다.
이때, 제어부(700)는 제1 히터 유닛(500) 및 제2 히터 유닛(600) 중 어느 하나만을 발열시킨다.
예를 들어 설명하면, 기 설정된 제1 히터 유닛(500) 및 제2 히터 유닛(600)의 온도 차가 10°C일 경우 제1 히터 유닛(500) 또는 제2 히터 유닛(600) 중 어느 하나만을 발열시켜 두 유닛의 온도 차를 제어하게 된다.
또한, 1차 반사경(200) 상에는 반사판(810)이 설치되고, 제1 히터 유닛(500) 및 제2 히터 유닛(600) 상에는 각각 거리 감지 센서(800, 800')가 설치되어 거리 감지 센서(800, 800')가 반사판(810)을 감지함으로써, 제1 히터 유닛(500) 및 제2 히터 유닛(600)과 1차 반사경(200)과의 사이 거리를 측정하여 그 결과를 제어부(700)로 전송한다.
이하에서는, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 상기와 같이 구성되는 온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라의 작동 및 효과에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 도 3은 2차 반사경(300)을 도면상 상부 방향으로 이동시키는 상태를 도시한 도면이다.
이때, 제어부(700)는 지상으로부터 제1 히터 유닛(500) 및 제2 히터 유닛(600)의 온도 차를 전달받게 되고, 전달받은 두 유닛의 온도 차(ΔT)에 의해 제1 히터 유닛(500) 및 제2 히터 유닛(600)의 온도를 제어한다.
예를 들어 설명하면, 지상으로부터 전달받은 ΔT가 10°C일 경우 제2 히터 유닛(600)은 발열시키지 않고, 제1 히터 유닛(500)을 발열시켜 두 유닛의 온도 차가 10°C가 되도록 한다.
그리하면, 제1 히터 유닛(500)의 발열에 따라 제1 히터 유닛(500)이 설치된 영역의 카메라 경통(100) 지름이 화살표 X 방향으로 확장되고, 이에 따라 2차 반사경(300)이 화살표 Y 방향으로 이동되면서 카메라 포커싱을 수행하게 된다.
한편, 도 4는 2차 반사경(300)을 도면상 하부 방향으로 이동시키는 상태를 도시한 도면이다.
이 경우 또한, 제어부(700)는 지상으로부터 제1 히터 유닛(500) 및 제2 히터 유닛(600)의 온도 차를 전달받게 되고, 전달받은 두 유닛의 온도 차(ΔT)에 의해 제1 히터 유닛(500) 및 제2 히터 유닛(600)의 온도를 제어한다.
예를 들어 설명하면, 지상으로부터 전달받은 ΔT가 -10°C일 경우 제1 히터 유닛(500)은 발열시키지 않고, 제2 히터 유닛(600)을 발열시켜 두 유닛의 온도 차가 10°C가 되도록 한다.
그리하면, 제2 히터 유닛(600)의 발열에 따라 제2 히터 유닛(600)이 설치된 영역의 카메라 경통(100) 지름이 화살표 X 방향으로 확장되고, 이에 따라 2차 반사경(300)이 화살표 Y 방향으로 이동되면서 카메라 포커싱을 수행하게 된다.
여기서, 제1 히터 유닛(500) 및 제2 히터 유닛(600)의 온도 차(ΔT)와, 2차 반사경(200)의 이동거리 그리고 카메라 포커싱 간의 상관관계는 지상에서의 열진공시험을 통해 결정되게 된다.
한편, 도 5는 거리 감지 센서(800, 800')에 의해 제1 히터 유닛(500) 및 제2 히터 유닛(600)과 1차 반사경(200)과의 사이 거리가 측정되는 상태를 도시한 도면이다.
제1 히터 유닛(500)에 설치된 거리 감지 센서(800)는 1차 반사경(200) 상에 설치된 반사판(810)으로 레이저를 조사하고 조사된 레이저가 반사판(810)에 도달 후 반사되어 다시 거리 감지 센서(800)로 입력되는 것을 감지하여 1차 반사경(200)과 제1 히터 유닛(500)의 사이 거리를 감지한다.
제2 히터 유닛(600)에 설치된 거리 감지 센서(800') 또한 상기와 같은 일련의 과정에 따라 1차 반사경(200)과 제2 히터 유닛(600)의 사이 거리를 감지하게 된다.
상기와 같이 측정된 제1 히터 유닛(500) 및 제2 히터 유닛(600)과 1차 반사경(200)과의 사이 거리는 우주궤도상에서 포커싱 동작의 검증뿐만 아니라, 온도 감지 센서 고장 시 이를 대체할 수 있고, 2차 반사경(300)의 실제 위치를 추정할 수 있게 한다.
상술한 바와 같이 구성되어 작동되는 본 발명에 따른 온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라는 카메라 경통(100)에 제1 히터 유닛(500) 및 제2 히터 유닛(600)을 설치하여 제1 히터 유닛(500) 및 제2 히터 유닛(600)의 온도 제어에 의해 2차 반사경(300)의 위치를 조절함으로써 포커싱을 수행하는 효과가 있다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.
10 : 카메라 경통 20 : 1차 반사경
30 : 2차 반사경 40 : 카메라 초점면 전자부
100 : 카메라 경통 200 : 1차 반사경
300 : 2차 반사경 400 : 카메라 초점면 전자부
500 : 제1 히터 유닛 510 : 제1 링
520 : 히터 600 : 제2 히터 유닛
610 : 제2 링 620 : 히터
700 : 제어부 800, 800' : 거리 감지 센서
810 : 반사판

Claims (6)

  1. 원통 형상의 카메라 경통과;
    상기 카메라 경통의 내부에 설치되어 입사되는 빛을 반사하는 1차 반사경과;
    상기 카메라 경통의 내부에 설치되어 1차 반사경에 의해 반사된 빛을 재차 반사하는 2차 반사경과;
    상기 2차 반사경에 의해 반사된 빛을 입력받아 촬상소자를 통해 영상촬영을 수행하는 카메라 초점면 전자부와;
    상기 카메라 경통을 감싸도록 설치되되, 2차 반사경을 사이에 두고 상호 이격되도록 설치되어 카메라 경통에 열을 공급하도록 발열되는 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛과;
    상기 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛의 발열 온도를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 히터 유닛은,
    상기 카메라 경통의 직경에 대응되도록 형성되어 카메라 경통에 끼워져 설치되는 제1 링과;
    상기 제1 링의 외주를 따라 설치되는 복수 개의 히터를 포함하고,
    상기 제2 히터 유닛은,
    상기 카메라 경통의 직경에 대응되도록 형성되어 카메라 경통에 끼워져 설치되되, 제1 링과 이격되어 제1 링과의 사이에 2차 반사경이 위치되도록 설치되는 제2링과;
    상기 제2 링의 외주를 따라 설치되는 복수 개의 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 링 및 제2 링은 카메라 경통과 동일한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛에 각각 설치되어 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛의 온도를 감지하여 제어부로 전달하는 온도 감지 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛 중 어느 하나의 히터 유닛만을 발열시키는 것을 특징으로 하는 온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 히터 유닛 및 제2 히터 유닛에 각각 설치되어 1차 반사경과 제1 히터 유닛의 사이 거리 및 1차 반사경과 제2 히터 유닛의 사이 거리를 감지하여 제어부로 전달하는 거리 감지 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도제어에 의해 카메라 포커싱을 수행하는 위성용 전자광학 카메라.
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JPS61270714A (ja) 1985-05-25 1986-12-01 Taiyo Bussan Kk 温度補償機能を有するレンズ系
KR101007398B1 (ko) 2010-03-15 2011-01-14 삼성탈레스 주식회사 온도차에 따른 항공기용 적외선 광학 장비의 자동 초점 조절 장치

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