KR101783885B1 - 광학추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치 - Google Patents

광학추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치 및 정렬방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초음파센서와 상하 길이제어 가능한 상하변위장치를 이용하여 망원렌즈를 지지하는 마운트의 높이 및 경사를 자동 제어함으로서, 망원렌즈의 광축을 임의의 축에 정확히 위치시킬 수 있는, 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치와 이를 이용한 정렬방법에 관한 것이다.

Description

광학추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치 {Auto optical alignment apparatus of target adjunct system}
본 발명은, 광학추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치에 관한 것으로서, 망원렌즈를 지지하는 마운트의 가장자리 높이를 개별적으로 제어하여, 지정된 임의의 축에 망원렌즈의 광축을 자동으로 정렬하는, 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치에 관한 것이다.
우주발사체를 추적하기 위해서는 광학 추적장비가 필요하며, 이러한 광학 추적장비는 장초점거리 망원렌즈와 추적용 비디오카메라를 포함하여 이루어진다.
종래에는, 장초점거리 망원렌즈의 경통 축을 정렬하기 위하여 광학 추적장비로부터 수 Km 떨어진 거리에 위치한 곳에 설치된 광학 비콘 표시 중심에 장초점거리 렌즈광축을 지향하고, 광축을 정렬시키기 위해서 운용자가 모니터를 보면서 렌즈경통 하부스테이지에 설치된 스크류 나사를 수동으로 조절하는 방법을 사용하였다.
그러나, 상기와 같은 경통 축 정렬방법은 렌즈 각축의 높낮이가 다를 경우 스크류 나사를 운용자가 수동으로 조절하여야 하기 때문에 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 렌즈경통 축 정렬 정밀도가 낮아 우주발사체 추적에 오차가 발생하는 단점이 발생하였다.
따라서, 신뢰성 있는 우주발사체 추적을 위하여 망원렌즈의 광축을 지동된 임의의 축에 정확히 정렬시킬 수 있는 정렬장치와 정렬방법의 필요성이 대두되고 있다.
일본공개실용신안 제1993-039701호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 장초점거리 망원렌즈의 경통 축(광축)을 지정된 축에 자동으로 위치시켜 광축 정렬에 소요되던 시간을 최소화 하고, 운용자에 따라 축 정렬에서 오차가 발생하여 신뢰성이 떨어지던 단점을 해소한, 광학추적장비의 자동 망원렌즈 정렬장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치는, 망원렌즈(100); 상기 망원렌즈(100)를 지지하는 마운트(200); 및 상기 마운트(200)를 제어하여 상기 망원렌즈(100)의 광축(A)을 임의의 축에 위치시키는 제어부(300); 를 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 제어부(300)는 상기 마운트(200)를 지지하며, 외부 입력신호에 대응하여 상하 운동하는 복수개의 상하변위장치(310)를 포함하는 것을 특장으로 한다.
또한, 상기 상하변위장치(310)는 개별운동 가능하게 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 제어부(300)는 각각의 상기 상하변위장치(310) 타측에 결합되는 고정지지부(320)를 더 포함하고, 상기 고정지지부(320)는 각각의 상기 상하변위장치(310)의 길이변화를 측정하는 제1 센서(321)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1 센서(321)에서 측정된 상기 상하변위장치(310)의 길이 변화를 기반으로 상기 망원렌즈(100)의 회전각을 연산하는 비교변환연산장치를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬방법은, 망원렌즈(100)를 지지하는 마운트(200)의 가장자리 높이를 제어하는 복수개의 상하변위장치(310)의 길이를 측정하는 길이 측정단계(S100);
측정된 상기 상하변위장치(310)의 개별적 길이를 연산하여 상기 망원렌즈(100)의 각도 및 높이를 측정하는 위치 측정단계(S200);
측정된 상기 망원렌즈(100)의 각도 및 높이를 기반으로 각각의 상기 상하변위장치(310)의 높이를 제어하여 상기 망원렌즈(100)의 광축(A)을 지정된 임의의 축에 위치시키는 축 정렬단계(S300); 를 포함하여 이루어진다.
또한, 망원렌즈(100); 상기 망원렌즈(100)를 지지하는 마운트(200); 및 상기 마운트(200)를 제어하여 상기 망원렌즈(100)의 광축(A)을 임의의 축에 위치시키는 제어부(300); 를 포함하며, 상기 제어부(300)는 서로 이격되어 상기 마운트(200)의 하면 중심을 기준으로 서로 다른 4 방위에 각각 이격 배치되되, 상기 마운트(200)와 결합되는 상측이 구 형상으로 형성되는 4개의 상하변위장치(310)를 더 포함하고, 각각의 상기 상하변위장치(310)는 외부 입력신호에 대응하여 개별적으로 상하방향 길이가 제어되어, 상기 망원렌즈(100)가 X축 및 Y축을 기준으로 회전 가능하므로, 상기 망원렌즈(100)의 광축을 XY 평면상에서 대각선방향으로 이동 가능하며, 상기 마운트(200)와 결합되는 상기 상하변위장치(310)의 일측이 벤딩 가능한 탄성체로 이루어져 상기 망원렌즈(100)가 X축 및 Y축을 기준으로 회전 시 발생하는 상기 상하변위장치(310)와 상기 마운트(200)의 결합부 파손을 방지 가능한 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명인 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치 및 정렬방법은, 제어부를 이용하여 망원렌즈의 광축을 임의의 축에 위치시킴으로서, 광축 정렬을 위해 소요되는 시간 소모를 최소화 하고 정밀도를 극대화 시키는 효과를 가진다.
상세히 설명하면, 마운트의 가장자리에 복수개의 상하변위장치가 구비되어 각각의 상하변위장치가 개별적으로 상하운동 함으로서, 망원렌즈의 경통의 경사와 위치를 제어함으로서, 망원렌즈의 광축을 임의의 축에 정확히 일치시키는 것이다.
또한, 고정지지부에 초음파센서가 구비되어 각각의 상하변위장치의 길이 변화를 정밀 측정 가능하므로, 상하변위장치를 정밀 제어 가능한 장점을 가진다.
그리고, 상하변위장치의 길이 변화를 기반으로 망원렌즈의 회전각을 연산하는 비교변환연상장치가 구비되어, 운용자가 디스플레이화된 망원렌즈의 회전각을 확인한 후, 확인된 회전각을 기반으로 망원렌즈를 추가 보정할 수 있는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명인 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명인 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치를 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명인 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치를 나타낸 측면도. (고정지지부 및 제1 센서 구비 시)
도 4는 본 발명인 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치를 나타낸 측면도. (회전결합부 형성 시)
도 5는 본 발명인 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치의 상하변위장치를 나타낸 개념도.
이하, 상기와 같은 본 발명인 광학추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치 및 정렬방법에 관하여 설명하도록 한다.
종래에는 지정된 임의의 광축에 망원렌즈 경통의 광축을 정확히 위치 시키기 위하여 외부에 임의의 비콘을 위치시키고, 비콘을 이용하여 망원렌즈의 광축(A)을 지정된 축에 정렬하는 방법을 사용하였다.
그러나, 이러한 방법은 운용자마다 미세한 오차가 발생하여 신뢰성이 떨어질 뿐만 아니라, 렌즈 각축의 높낮이가 다를 경우 운용자가 수동으로 망원렌즈의 높낮이를 제어하여야 하기 때문에 시간이 많이 소요되는 단점이 발생하므로, 본 발명에서는 망원렌즈(100)를 지지하는 마운트(200)를 제어부(300)를 이용하여 높이와 경사를 제어함으로서, 상기와 같은 단점을 해결한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명인 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치는 망원렌즈(100)와, 상기 망원렌즈(100)를 지지하는 마운트(200)와 상기 마운트(200)를 제어하여 상기 망원렌즈(100)의 광축(A)을 임의의 축에 위치시키는 제어부(300) 및 망원렌즈(100)에 결합되는 비디오카메라(1)를 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 제어부(300)는 상기 마운트(200)를 지지하며, 외부 입력신호에 대응하여 상하 운동하는 복수개의 상하변위장치(310)를 포함하여 이루어진다.
상세히 설명하면, 상기 마운트(200)는 상기 망원렌즈(100)를 고정 지지하므로, 마운트(200)의 가장자리에 서로 대향하며, 상하운동 가능한 복수개의 상하변위장치(310)를 위치시켜 마운트(200)를 제어하는 것이다.
이때, 복수개의 상기 상하변위장치(310)는 상기 마운트(200)의 가장자리에 각각 결합되어 제어 신호에 대응하여 마운트(200)의 높이 및 경사를 제어하면 충분하지만, 마운트(200)의 가장자리 중 두 개 이상의 모서리가 서로 만나는 꼭지점 인근에 위치되는 것을 권장하며, 각각의 상하변위장치(310)는 개별적으로 상하운동 가능하게 이루어지는 것을 권장한다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명인 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치는 지정된 임의의 축에 망원렌즈(100)를 위치시키기 위하여 망원렌즈(100)를 X축 또는 Y축 방향으로 이동 시키거나, 망원렌즈(100)의 Z축 방향향 일측과 타측의 높이를 제어하여 망원렌즈(100)의 렌즈 경통 스테이지 중심축(B)과 망원렌즈(100)의 광축(A)이 형성하는 각도를 제어하는 위치 제어가 필요하다.
따라서, 망원렌즈(100)의 광축(A)을 상하 방향인 Y축 방향으로 이동시켜야 할 경우 각각의 상기 상하변위장치(310)를 동시에 Y축 방향 일측 또는 타측으로 이동시키고, 망원렌즈(100)의 광축(A)을 좌우 방향인 X축 방향으로 이동시켜야 할 경우 X축 방향 일측에 위치하는 상하변위장치(310) 또는 타측에 위치하는 상하변위장치(310)의 높이를 제어하거나, 일측에 위치되는 상하변위장치(310)와 타측에 위치되는 상하변위장치(310)의 높이를 서로 반대로 제어하는 방법을 사용하며, 광축(A)의 경사(회전각)를 제어해야 할 경우 각각의 상하변위장치(310)의 길이를 제어하여 마운트(200)의 경사를 제어함으로서, 광축(A)을 임의의 축에 정확히 정렬 시킬 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에서 상기 제어부(300)는 각각의 상기 상하변위장치(310) 도 3에 도시된 바와 같이 타측에 결합되는 고정지지부(320)와, 상기 고정지지부(320)에 형성되어 상하변위장치(310)의 길이변화를 측정하는 제1 센서(321)를 더 포함할 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 고정지지부(320)가 지면과 결합되어 외력에 의해 상기 망원렌즈(100)의 위치변위가 발생하는 것을 방지하고, 상기 제1 센서(321)에서 각각의 상기 상하변위장치(310)의 길이를 측정하여 각 상하변위장치(310)의 길이 변화에 따라 변화되는 망원렌즈(100)의 광축(A)을 운용자에게 디스플레이화 하여 보여줄 수 있는 것이다.
이때, 상기 제1 센서(321)는 정밀한 측정을 위하여 초음파 센서가 사용되는 것을 권장하며, 상기 상하변위장치(310)는 다양한 방법으로 상하운동 할 수 있지만 미세한 스크류 나사 구조로 이루어져 정밀한 운동이 가능하게 이루어지는 것을 권장한다.
그리고, 상기 상하변위장치(310)가 스크류 나사 구조로 이루어질 경우 상기 고정지지부(320)의 내부에 상하변위장치(310)를 회전시키는 모터가 구비되어, 외부 입력 신호에 대응하여 모터가 상하변위장치(310)의 높이를 제어할 수 있다.
즉, 운용자가 디스플레이부에서 보여지는 각각의 상하변위장치(310)의 높이를 기반으로 모터를 구동시켜 상하변위장치(310)의 길이를 제어함으로서, 광축(A)을 임의의 축에 정렬하는 것이다.
아울러, 단순히 각각의 상하변위장치(310)의 높이만을 디스플레이화 할 경우 운용자가 제어부(300)를 이용하여 임의의 축에 광축(A)을 정렬하기 어려울 수 있으므로, 본 발명에서는 상하변위장치(310)의 길이를 기반으로 망원렌즈(100)의 회전각을 연산하는 비교변환연상장치 가 더 구비될 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 비교변환연상장치는 상기 제1 센서(321)에서 측정된 각각의 상기 상하변위장치(310)의 길이를 기반으로 상기 망원렌즈(100)가 ZX평면과 형성하는 각도, YZ 평면과 형성하는 각도, YX평면과 형성하는 각도를 개별 디스플레이화 하고, 운용자가 각각의 평면과 형성하는 광축(A)의 각도를 변환시키면, 비교변환연상장치에서 각각의 상하변위장치(310)의 길이를 제어하여 광축(A)이 각각의 평면과 형성하는 각도를 변화시키는 것이다.
또한, 도 4를 참조하면 본 발명인 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치는 일 실시예로 상기 마운트(200)의 하측에 회전 결합되는 회전결합부(210)가 더 형성될 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 각각의 상하변위장치(310)의 길이 편차가 커질 경우 상하변위장치(310)와 제어부(300) 또는 상하변위장치(310)와 마운트(200)의 결합부의 접촉면에서 토크가 발생하여 결합부가 파손될 수 있다.
따라서, 상하변위장치(310)의 일측이 상기 회전결합부(210)와 회전가능하게 결합되고, 상기 회전결합부(210)의 일측이 상기 마운트(220)와 회전결합 가능하게 형성함으로서, 결합부위에서 발생할 수 있는 부하를 방지하는 것이다.
그리고, 본 발명인 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치는 상기와 같은 방법 이외에도, 상기 마운트(200)와 결합되는 상기 상하변위장치(310)의 길이방향 일측을 탄성체로 형성하여 부하를 방지하는 방법도 가능하며, 이 외에도 다양한 방법이 가능하므로 한정하지 않는다.
아울러, 결합 부위에서 발생하는 부하를 방지하기 위하여 상기 회전결합부(210)를 형성하거나, 상기 상하변위장치(310)의 일측(311)을 탄성체로 구성할 경우 마운트(200)의 전후 변위가 발생할 수 있으므로, 마운트(200)에 제2 센서부(220)를 형성하여 마운트(200)의 Z축 방향 변위를 측정한 후, 보정하는 방법을 사용할 수 있다.
그리고, 또 하나의 실시예에 의하면 상기 상하변위장치(310)의 길이방향 일측이 구 형상으로 형성되거나, 볼베어링이 결합되고, 상하변위장치(310)의 길이방향 일측과 마주보는 상기 마운트(200)의 하면에 상하변위장치(310)의 일측이 끼워지는 홈이 형성될 수 있다.
상세히 설명하면, 구 형상으로 이루어지거나, 볼베어링이 결합되는 상하변위장치(310)의 상측 단부가 마운트(200)의 하면에 형성된 홈에 끼워져, 상하변위장치(310)의 길이가 변화될 경우에도 상하변위장치(310)와 마운트(200)의 결합부위에서 발생하는 부하를 방지한 것이다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만 본 발명인 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치는, 상기 제어부(300)는 상기 고정 지지부(320)의 일측면 경사를 제어하는 수평 제어부와, 각각의 상기 고정 지지부(320)의 일면 높이를 비교하여 각각의 상기 상하변위장치(310)의 영점을 제어하는 높이 제어부를 더 포함할 수 있다.
상세히 설명하면, 본 발명은 다양한 장소에 설치될 수 있으며 설치되는 장소는 지반의 형상이나 기울기가 평평하지 않을 수 있으므로, 본 발명에서는 고정 지지부(320)가 설치되는 위치의 지반이 기울어져 있을 경우 상기 수평제어부에서 이를 감지하여 고정 지지부(320)의 상면의 가장자리 높이가 서로 다르지 않도록 수평 위치시킬 수 있게 하고, 고정 지지부(320)가 상기 상하변위장치(310)의 개수에 대응하여 복수개 구비될 경우, 각각의 고정 지지부(320)가 설치되는 하측 지반의 높이가 다르게 형성되면 상기 상하변위장치(310)의 기준 높이가 편차가 발생하므로, 상기 높이 제어부에서 각각의 고정 지지부(320)의 상측면 높이를 서로 비교하여 각각의 높이 편차를 측정 후 상하변위장치(310)를 측정된 높이 편차에 대응하여 상승 또는 하강시킨 후 보정된 상하변위장치(310)의 길이를 영점으로 설정하고, 이후 설정된 영점에서 상하변위장치(310)를 개별 제어할 수 있도록 한 것이다.
다시한번 말하면, 상기 수평 제어부는 상기 고정 지지부(320)의 상측면 가장자리 높이가 서로 차이를 가지지 않고 평평하게 형성되면 충분하므로 다양한 장치를 사용할 수 있으며, 하나의 실시예로는 상기 고정 지지부(320)의 상면에 삽입되는 수평계를 포함할 수 있으며, 더불어 수평계의 측정 데이터에 대응하여 고정 지지부(320)를 움직이는 수평 제어장치를 더 포함할 수도 있다.
이때, 상기 수평 제어장치는 상기 고정 지지부(320)의 하면 각 꼭지점 또는 모서리에서 하측 방향으로 수평 제어프레임을 돌출할수 있는 구조를 권장하나 이외에도 다양한 실시예가 가능하므로 한정하지 않는다.
결국 본 발명인 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치는, 상기 수평 제어부와 상기 높이 제어부를 이용하여 주변계(지면의 형상)에 상관없이 다양한 장소에서 활용 가능한 것이다.
또한, 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬방법은 망원렌즈(100)를 지지하는 마운트(200)의 가장자리 높이를 제어하는 복수개의 상하변위장치(310)의 길이를 측정하는 길이 측정단계(S100)와, 측정된 상기 상하변위장치(310)의 개별적 길이를 연산하여 상기 망원렌즈(100)의 각도 및 높이를 측정하는 위치 측정단계(S200)와, 측정된 상기 망원렌즈(100)의 각도 및 높이를 기반으로 각각의 상기 상하변위장치(310)의 높이를 제어하여 상기 망원렌즈(100)의 광축(A)을 지정된 임의의 축에 위치시키는 축 정렬단계(S300)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 길이 측정단계(S100)에서 센서를 이용하여 각 마운트(200)의 가장자리를 지지하는 상하변위장치(310)의 개별 높이를 측정하고, 측정된 상하변위장치(310)의 개별적 높이를 기반으로 망원렌즈(100)의 높이 및 각도를 기준 값으로 설정한 후, 축 정렬단계(S300)에서 상하변위장치(310)의 높이를 제어하여 지정된 임의의 축에 망원렌즈(100)의 광축을 위치시키는 것이다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
1: 비디오카메라
100 : 망원렌즈
200 : 마운트
300 : 제어부
310 : 상하변위장치
320 : 고정지지부
321 : 제1 센서
S100 : 길이 측정단계
S200 : 위치 즉정단계
S300 : 축 정렬단계

Claims (9)

  1. 망원렌즈(100);
    상기 망원렌즈(100)를 지지하는 마운트(200); 및
    상기 마운트(200)를 제어하여 상기 망원렌즈(100)의 광축(A)을 임의의 축에 위치시키는 제어부(300); 를 포함하며,
    상기 제어부(300)는 서로 이격되어 상기 마운트(200)의 하면 중심을 기준으로 서로 다른 4 방위에 각각 이격 배치되되, 상기 마운트(200)와 결합되는 상측이 구 형상으로 형성되는 4개의 상하변위장치(310)를 더 포함하고,
    각각의 상기 상하변위장치(310)는 외부 입력신호에 대응하여 개별적으로 상하방향 길이가 제어되어, 상기 망원렌즈(100)가 X축 및 Y축을 기준으로 회전 가능하므로, 상기 망원렌즈(100)의 광축을 XY 평면상에서 대각선방향으로 이동 가능하며,
    상기 마운트(200)와 결합되는 상기 상하변위장치(310)의 일측이 벤딩 가능한 탄성체로 이루어져 상기 망원렌즈(100)가 X축 및 Y축을 기준으로 회전 시 발생하는 상기 상하변위장치(310)와 상기 마운트(200)의 결합부 파손을 방지 가능한 것을 특징으로 하는, 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(300)는 각각의 상기 상하변위장치(310) 타측에 결합되는 고정지지부(320)를 더 포함하고, 상기 고정지지부(320)는 각각의 상기 상하변위장치(310)의 길이변화를 측정하는 제1 센서(321)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 센서(321)에서 측정된 상기 상하변위장치(310)의 길이 변화를 기반으로 상기 망원렌즈(100)의 회전각을 연산하는 비교변환연산장치를 더 포함하는, 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치.
  6. 삭제
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 고정지지부(320)는 일측면의 경사를 제어하는 수평 제어부를 더 포함하는, 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 고정지지부(320)는 각각의 상기 상하변위장치(310)에 대응하여 복수개 구비되며,
    각각의 상기 고정지지부(320)의 일면 높이를 비교하여 각각의 상기 상하변위장치(310)의 영점을 제어하는 높이 제어부를 더 포함하는, 광학 추적장비의 자동 망원렌즈 경통 정렬장치.


  9. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007142695A (ja) * 2005-11-17 2007-06-07 Fujifilm Corp カメラシステム、およびヘッドアダプタ

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JP2007142695A (ja) * 2005-11-17 2007-06-07 Fujifilm Corp カメラシステム、およびヘッドアダプタ

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