KR101415288B1 - 적도의식 망원경 - Google Patents

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KR101415288B1 KR1020120023333A KR20120023333A KR101415288B1 KR 101415288 B1 KR101415288 B1 KR 101415288B1 KR 1020120023333 A KR1020120023333 A KR 1020120023333A KR 20120023333 A KR20120023333 A KR 20120023333A KR 101415288 B1 KR101415288 B1 KR 101415288B1
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Abstract

본 발명은 천체를 추적하는 것이 가능하고 접안 렌즈의 위치가 고정된 적도의식 망원경을 제공하는 것을 목적으로 하고, 시야 방향이 극축에 평행한 망원경 본체, 상기 망원경 본체의 시야 방향 전방에 결합되고 적위 방향으로 회전 가능한 적위 거울, 상기 망원경 본체를 지지하는 지지대, 및 상기 적위 거울을 적경 방향으로 회전시키는 트랙킹부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적도의식 망원경을 제공한다.

Description

적도의식 망원경{Equitorial Mount Telescope}
본 발명은 적도의식 망원경에 관한 것이다.
망원경은 적도의식 가대(Equitorial Mount) 또는 경위대식 가대(Altazimuth Mount)에 조립될 수 있다. 경위대식 가대는 단순한 기계적 디자인을 갖는 것을 장점으로 하지만, 지구의 자전에 따른 천체의 움직임을 추적(tracking)하기가 어렵다는 단점을 갖는다.
적도의식 가대는 경위대식 가대에 비하여 구조가 복잡하지만 지구의 자전에 따른 천체의 움직임을 추적하기 쉬운 장점을 갖는다. 적위대식 가대는 망원경을 적경(right ascension) 방향 및 적위(declination) 방향으로 회전시킬 수 있고, 특정 천체 방향으로 고정된 망원경을 천체의 회전 속도(360°/1항성일 = 360°/23시간 56분 4초, 또는 태양의 경우 360°/1태양일 = 360°/24시간)로 적경 방향으로 회전시켜 천체를 추적할 수 있다.
적위대식 가대는 독일식 적도의 가대(German Equitorial Mount, GEM), 포크식 가대(Open Fork Mount), 영국식 가대 또는 요크 가대(English Mount or Yoke Mount), 편자식 가대(Horseshoe Mount) 등이 있을 수 있다.
도 1은 일 예로서 독일식 적도의 가대를 이용한 망원경을 도시한다. 도 1을 참조하면, 망원경(100)은 지지대(110), 지지대(110)로부터 천체의 북극(north celestial pole) 또는 남극(south celestial pole)을 향하는 극축(polar axis)에 평행하게 연장된 적경축(120), 적경축(120)의 일단에 적경축(120)에 수직으로 연결된 적위축(130), 적위축(130)의 일단에 부착된 망원경 본체(140), 및 망원경 본체(140)와의 무게 균형을 위해 적위축(130)의 타단에 부착된 균형추(counter weight)(150)로 구성될 수 있다. 망원경 본체(140)는 적경축(120) 및 적위축(130)의 회전에 의해 하늘에 위치하는 임의의 천체를 향할 수 있다. 임의의 천체를 향해 고정된 망원경 본체(140)가 지구의 자전에 따라 위치가 변하는 천체를 추적하기 위해, 적경축(120)은 천체의 회전 속도로 반시계 방향(지구의 북반구에서) 또는 시계 방향(지구의 남반구에서)로 회전한다.
적경축(120)을 중심으로 한 회전에 따라, 사용자가 천체를 확인하거나 측광 장치가 설치되는 망원경 본체(140)의 접안렌즈(ocular lens)(142) 또한 위치가 변경된다. 접안렌즈(142)의 위치 변경에 의해 사용자가 접안렌즈(142)를 통해 천체를 확인하는 자세가 계속 변경되고, 이는 사용자에게 불편한 자세를 유발할 수 있다. 또한, 망원경 본체(140)에 부착된 부속 부품이 적경축(120)의 회전에 따라 다른 망원경의 부품이나 인접한 물체에 충돌할 수 있다. 또는, 접안 렌즈(142)에서 고정된 위치로 빛을 안내하고자 할 때, 접안 렌즈(142)의 계속된 위치 변경으로 이를 구현하는 것이 거의 불가능하다.
상술한 예에서, 도 1을 참조하여 독일식 적도의 가대를 사용하는 망원경을 예시하였지만, 다른 적도의 방식도 천체의 추적에 따라 접안렌즈의 위치가 변경되는 것은 동일하다.
본 발명은 상술한 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 천체를 추적하는 것이 가능하고 접안 렌즈의 위치가 고정된 적도의식 망원경을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 시야 방향이 극축에 평행한 망원경 본체; 상기 망원경 본체의 시야 방향 전방에 결합되고 적위 방향으로 회전 가능한 적위 거울; 상기 망원경 본체를 지지하는 지지대; 및 상기 적위 거울을 적경 방향으로 회전시키는 트랙킹부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적도의식 망원경을 제공한다.
상기 트랙킹부는 상기 지지대를 기준으로 상기 망원경 본체를 적경 방향으로 회전시킬 수 있고, 보다 상세하게는, 상기 트랙킹부는, 상기 지지대에 고정되고 상기 망원경 본체를 회전 가능하게 고정하는 원통형의 망원경 본체 지지부, 상기 망원경 본체의 외주면에 형성된 제 1 기어, 상기 제 1 기어와 치합하고 상기 지지대에 설치된 제 2 기어, 및 상기 제 2 기어를 구동하는 모터를 포함할 수 있다.
또는, 상기 트랙킹부는 상기 망원경 본체를 기준으로 상기 적위 거울을 적경 방향으로 회전시킬 수 있고, 보다 상세하게는, 상기 트랙킹부는, 상기 망원경 본체의 외주면에 회전 가능하게 고정된 원형의 회전부, 상기 회전부로부터 연장되어 상기 적위 거울과 적위 방향 회전축에서 연결되는 연결부, 상기 회전부의 내주면에 형성된 제 3 기어, 상기 제 3 기어와 치합하고 상기 망원경 본체에 설치된 제 4 기어, 및 상기 제 4 기어를 구동하는 모터를 포함할 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 적위 거울에 의해 천체를 추적할 수 있지만 망원경 본체, 특히 접안렌즈의 위치는 고정된다.
도 1은 종래기술에 따른 적도의식 망원경의 일 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적도의식 망원경을 도시한다.
도 3은 도 2에서 트랙킹부를 상세하게 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적도의식 망원경을 도시한다.
도 5는 도 4에서 트래킹부를 상세하게 도시하는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적도의식 망원경을 도시한다.
도 2를 참조하면, 적도의식 망원경(200)은 지지대(210), 지지대(210)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 양단에 대물렌즈(222) 및 접안렌즈(224)가 위치하는 망원경 본체(220), 및 망원경 본체(220)의 대물렌즈(222) 전방에 위치하고 적위 방향으로 각도를 조절할 수 있는 적위 거울(230)을 포함한다.
망원경 본체(220)의 설치 방향은 천구의 북극(Celestial North Pole) 또는 천구의 남극(Celestial South Pole)을 가리키는 극축(Polar Axis) 방향과 평행하다. 즉, 망원경 본체(220)에서 대물렌즈(222)의 방향은 극축 방향과 평행하다. 따라서, 적위 거울(230)이 없는 상태에서 망원경 본체(220)는 천구의 북극 또는 남극 방향을 보도록 설정된 상태이다. 또한, 망원경 본체(220)에서 접안렌즈(224)의 방향은 극축 방향과 평행하다.
도 2에서 망원경 본체(220)로서 대물렌즈(222)를 갖는 굴절식 망원경이 도시되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 반사경을 갖고 대물렌즈는 가지지 않거나 가질 수 있는 반사식 망원경일 수 있다. 반사식 망원경인 경우에도, 망원경 본체(220)은 천구의 북극 또는 남극 방향을 보도록 설정된 상태이다.
도 2에서 망원경 본체(220)는 사용자가 천체를 확인하는 접안렌즈(224)가 상측에 위치하고 천체를 향하는 대물렌즈(222)가 하측에 위치하는 방식으로 설치되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 접안렌즈(224)가 하측에 위치하고 대물렌즈(222)가 상측에 위치하는 방식으로 설치될 수도 있다. 사용자가 편안한 자세로 접안렌즈(224)를 통해 천체를 확인할 수 있도록, 망원경 본체(220)는 설치될 수 있다.
망원경 본체(220)는 지지대(210)에 대해 회전 가능하게 설치된다. 망원경 본체(220)는 위치가 변경되지 않고 망원경 본체(220)의 축(즉, 극축)을 중심으로 제자리에서 회전할 수 있다.
도 3은 지지대(210)와 망원경 본체(220)가 결합되는 부분을 확대한 도면이다. 도 3을 참조하면, 원통형의 망원경 본체(220)의 외부에 망원경 본체(220)를 지지하기 위한 원통형의 망원경 본체 지지부(310)가 지지대(210)에 고정되어 위치한다. 망원경 본체(220)는 베어링(320a, 320b)에 의해 망원경 본체 지지부(310)에 회전 가능하게 지지된다.
망원경 본체(220)의 외주면에는 제 1 기어(330)가 형성되고, 제 1 기어(330)는 망원경 본체 지지부(310)에 위치하는 제 2 기어(340)와 치합하며, 제 2 기어(340)는 모터(미도시)에 의해 회전 가능하다. 모터의 회전력은 제 2 기어(340)를 통해 제 1 기어(330)로 전달되고, 따라서 외주면에 제 1 기어(330)가 형성된 망원경 본체(220)는 망원경 본체(220)의 축을 중심으로 회전할 수 있다.
도 3은 하나의 예일 뿐이고, 망원경 본체(220)를 망원경 본체(220)의 축을 중심으로 회전할 수 있게 하는 다양한 구성이 이용될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 망원경 본체(220)의 대물렌즈(222) 전방에는 적위 거울(230)이 위치한다. 적위 거울(230)은 적위 방향으로 각도를 조절할 수 있다. 즉, 적위 거울(230)은 망원경 본체(220)의 축 방향에 수직인 회전축에 대해 회전하고 고정될 수 있다.
적위 거울(230)은 망원경 본체(220)에서 보이는 시야를 모두 커버할 수 있는 크기를 가진다. 대물렌즈(222)의 면적이 'A_ObjectiveLens'이고 적위 거울(230)에 수직인 축과 망원경 본체(220)의 축 사이의 각도가 최대 'θ_max'인 경우, 적위 거울(230)의 면적은 A_ObjectiveLens/cos(θ_max) 이상이 되어야 한다. 또는, 대물렌즈(222)의 직경이 'D_ObjectiveLens'인 경우, 적위 거울(230)에서 단축의 길이는 D_ObjectiveLens 이상이고 장축의 길이는 D_ObjectiveLens/cos(θ_max) 이상이 되어야 한다.
적위 거울(230)에 수직인 축과 망원경 본체(220)의 축 사이의 각도가 'θ'인 경우, 적위 거울(230)에 반사되어 망원경 본체(220)를 통해 볼 수 있는 천체의 적위는 +90°-2θ(망원경 본체(220)가 천구의 남극을 향하는 경우) 또는 -90°+2θ(망원경 본체(220)가 천구의 북극을 향하는 경우)이다. 적위 거울(230)은 망원경 본체(220)와 함께 망원경 본체(220)의 축을 중심으로 회전하고, 따라서 적위 거울(230)에 반사되어 망원경 본체(220)를 통해 볼 수 있는 천체의 적경은 망원경 본체(220)의 회전에 의해 결정된다.
망원경 사용자는 적위 거울(230)의 각도를 조절하여 천체의 적위를 설정하고 망원경 본체(220)를 회전시켜 천체의 적경을 설정하여 원하는 천체를 볼 수 있다. 망원경이 천체를 향한 후, 망원경 본체(220)는 천체의 회전 속도와 같은 속도로 회전을 할 수 있다. 그리하여, 망원경(200)을 통해 계속 천체를 추적할 수 있다. 망원경 본체(220)가 회전할 때에도 접안렌즈(224)의 위치는 변하지 않기 때문에, 사용자는 장시간 천체 관측에도 위치 또는 자세를 변경할 필요가 없다. 또한, 접안렌즈(224)로부터의 빛을 가이드 장치를 통해 외부의 특정 위치(예를 들면, 스크린)로 안내할 때에도 가이드 장치의 위치 또는 자세를 변경할 필요가 없다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적도의식 망원경을 도시한다.
도 4를 참조하면, 적도의식 망원경(400)은 지지대(410), 지지대(410)에 의해 지지되고 양단에 대물렌즈(422) 및 접안렌즈(424)가 위치하는 망원경 본체(420), 및 망원경 본체(420)의 대물렌즈(422) 전방에 위치하고 적위 방향으로 각도를 조절할 수 있으며 망원경 본체(420)의 축에 대해 회전 가능한 적위 거울(430)을 포함한다.
망원경 본체(420)의 설치 방향은 천구의 북극(Celestial North Pole) 또는 천구의 남극(Celestial South Pole)을 가리키는 극축(Polar Axis) 방향과 평행하다. 즉, 망원경 본체(420)에서 대물렌즈(422)의 방향은 극축 방향과 평행하다. 따라서, 적위 거울(430)이 없는 상태에서 망원경 본체(420)는 천구의 북극 또는 남극 방향을 보도록 설정된 상태이다. 또한, 망원경 본체(420)에서 접안렌즈(424)의 방향은 극축 방향과 평행하다.
도 4에서 망원경 본체(420)로서 대물렌즈(422)를 갖는 굴절식 망원경이 도시되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 반사경을 갖고 대물렌즈는 가지지 않거나 가질 수 있는 반사식 망원경일 수 있다. 반사식 망원경인 경우에도, 망원경 본체(420)은 천구의 북극 또는 남극 방향을 보도록 설정된 상태이다.
도 4에서 망원경 본체(420)는 사용자가 천체를 확인하는 접안렌즈(424)가 상측에 위치하고 천체를 향하는 대물렌즈(422)가 하측에 위치하는 방식으로 설치되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 접안렌즈(424)가 하측에 위치하고 대물렌즈(422)가 상측에 위치하는 방식으로 설치될 수도 있다. 사용자가 편안한 자세로 접안렌즈(424)를 통해 천체를 확인할 수 있도록, 망원경 본체(420)는 설치될 수 있다.
망원경 본체(420)는 지지대(410)에 대해 고정되어 설치된다.
망원경 본체(420)의 대물렌즈(422) 전방에는 적위 거울(430)이 위치한다. 적위 거울(430)은 적위 방향으로 각도를 조절할 수 있다. 즉, 적위 거울(430)은 망원경 본체(420)의 축 방향에 수직인 회전축에 대해 회전하고 고정될 수 있다.
적위 거울(430)은 망원경 본체(420)에서 보이는 시야를 모두 커버할 수 있는 크기를 가진다. 대물렌즈(422)의 면적이 'A_ObjectiveLens'이고 적위 거울(430)에 수직인 축과 망원경 본체(420)의 축 사이의 각도가 최대 'θ_max'인 경우, 적위 거울(430)의 면적은 A_ObjectiveLens/cos(θ_max) 이상이 되어야 한다. 또는, 대물렌즈(422)의 직경이 'D_ObjectiveLens'인 경우, 적위 거울(430)에서 단축의 길이는 D_ObjectiveLens 이상이고 장축의 길이는 D_ObjectiveLens/cos(θ_max) 이상이 되어야 한다.
적위 거울(430)에 수직인 축과 망원경 본체(420)의 축 사이의 각도가 'θ'인 경우, 적위 거울(430)에 반사되어 망원경 본체(420)를 통해 볼 수 있는 천체의 적위는 +90°-2θ(망원경 본체(420)가 천구의 남극을 향하는 경우) 또는 -90°+2θ(망원경 본체(420)가 천구의 북극을 향하는 경우)이다.
적위 거울(430)은 망원경 본체(420)의 축을 회전축으로 하여 회전할 수 있다. 즉, 망원경 본체(420)의 축은 극축과 평행하므로, 적위 거울(430)은 적경 방향으로 회전할 수 있다.
도 5는 망원경 본체(420)와 적위 거울(430)이 연결되는 부분을 확대한 단면도이다. 도 5를 참조하면, 원통형 망원경 본체(420)의 외주면에 원형의 회전부(510)가 위치하고, 회전부(510)에 고정된 연결부(520)는 적위 거울(430)까지 연장된다. 따라서, 회전부(510)가 망원경 본체(420)에 대해 회전하면 적위 거울(430)도 망원경 본체(420)의 축에 대해 회전하게 된다. 회전부(510)는 베어링(530a, 530b)에 의해 망원경 본체(420)에 회전 가능하게 지지된다.
회전부(510)의 외주면에는 제 3 기어가 형성되고, 제 3 기어는 망원경 본체(420)에 고정되어 위치하는 제 4 기어(550)와 치합하며, 제 4 기어(550)는 모터(560)에 의해 회전 가능하다. 모터의 회전력은 제 4 기어(550)를 통해 제 3 기어로 전달되고, 따라서 외주면에 제 3 기어가 형성된 회전부(510) 및 회전부(510)에 연결된 적위 거울(430)은 망원경 본체(420)의 축을 중심으로 회전할 수 있다.
도 5는 일 예일 뿐이고, 적위 거울(430)을 망원경 본체(420)의 축을 중심으로 회전시킬 수 있는 다양한 구성이 이용될 수 있다.
망원경 사용자는 적위 거울(430)의 각도를 조절하여 천체의 적위를 설정하고 적위 거울(430)을 망원경 본체(420)의 축을 중심으로 회전시켜 천체의 적경을 설정하여 원하는 천체를 볼 수 있다. 망원경이 천체를 향한 후, 적위 거울(430)은 천체의 회전 속도와 같은 속도로 망원경 본체(420)의 축에 대해 회전을 할 수 있다. 그리하여, 망원경(400)을 통해 계속 천체를 추적할 수 있다. 망원경 본체(420)는 고정되어 있어 접안렌즈(424)의 위치는 변하지 않기 때문에, 사용자는 장시간 천체 관측에도 위치 또는 자세를 변경할 필요가 없다. 또한, 접안렌즈(424)로부터의 빛을 가이드 장치를 통해 외부의 특정 위치(예를 들면, 스크린)로 안내할 때에도 가이드 장치의 위치 또는 자세를 변경할 필요가 없다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 시야 방향이 천구의 북극 또는 남극을 향하는 망원경 본체;
    상기 망원경 본체의 시야 방향 전방에 결합되고, 상기 망원경 본체의 축에 수직인 적위 방향 회전축에 대해 회전 가능한 적위 거울;
    상기 망원경 본체를 지지하는 지지대; 및
    상기 적위 거울을 상기 망원경 본체의 축에 대해 회전시키는 트랙킹부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적도의식 망원경.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙킹부는 상기 지지대를 기준으로 상기 망원경 본체 및 상기 적위 거울을 상기 망원경 본체의 축에 대해 회전시키는 것을 특징으로 하는 적도의식 망원경.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 트랙킹부는, 상기 지지대에 고정되고 상기 망원경 본체를 회전 가능하게 고정하는 원통형의 망원경 본체 지지부, 상기 망원경 본체의 외주면에 형성된 제 1 기어, 상기 제 1 기어와 치합하고 상기 지지대에 설치된 제 2 기어, 및 상기 제 2 기어를 구동하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 적도의식 망원경.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙킹부는 상기 망원경 본체를 기준으로 상기 적위 거울을 상기 망원경 본체의 축에 대해 회전시키는 것을 특징으로 하는 적도의식 망원경.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 트랙킹부는, 상기 망원경 본체의 외주면에 회전 가능하게 고정된 원형의 회전부, 상기 회전부로부터 연장되어 상기 적위 거울과 상기 적위 방향 회전축에서 연결되는 연결부, 상기 회전부의 외주면에 형성된 제 3 기어, 상기 제 3 기어와 치합하고 상기 망원경 본체에 설치된 제 4 기어, 및 상기 제 4 기어를 구동하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 적도의식 망원경.
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