Satellite Camera Focus Mechanism Design and Verification

The focus control mechanism of the multi-purpose camera can be required for the better quality image acquisition. A good image acquisition through the hardware system including the optics and image sensor, has to be processed before the post correction for improvement of image quality. In the case of the high-resolution satellite camera, the focus control is not a necessity, unlike a normal camera due to a fixed optical system, but may be required due to various reasons. Although there is a basic focus control method using a motor for satellite electronic optical camera, a focus control method using thermal control can be a good alternative because of its various advantages in design, installation, operation, contamination, high reliability and etc. In this paper, we describe the design method and implementation results for the focus control mechanism using the temperature sensor and heater installed in the telescope structure. In the proposed focus control method, the measured temperature information is converted into temperature data by the Kalman filter and the converted temperature data are used in PI controller for the thermal focus control.

위성용 전자광학카메라의 초점제어시스템 설계 및 검증

다양한 목적으로 개발되는 영상획득용 카메라는 고품질의 영상정보 획득을 위해 초점제어 기능이 탑재될 수 있다. 영상의 품질향상을 위한 후처리 보정에 앞서, 광학계와 영상센서를 비롯한 하드웨어를 통해 우수한 1차 영상 획득이 선행되어야 한다. 고해상도의 영상 촬영 임무를 수행하는 위성탑재용 고해상도 카메라의 경우, 고정된 광학계로 인해 일반 카메라와 달리 초점제어가 필수요건은 아니지만, 여러 외부요인으로 인해 해당 기능이 필요할 수 있다. 위성용 전자광학카메라의 초점제어방식에는 모터를 사용하는 기본적인 방식이 있으나, 이에 비해 다양한 장점(설계, 설치, 운용, 오염, 고신뢰성 등)을 갖는 열 제어에 의한 초점제어 방법이 대안으로 제시될 수 있다. 본 논문에서는 카메라경통에 설치된 온도센서와 히터를 이용한 초점제어방법을 설계하고 구현한 결과를 설명한다. 제안하는 초점제어방법에서, 측정된 온도 정보는 칼만필터를 통해 제어에 필요한 온도 데이터로 변환되고, 이 값을 이용하여 구현된 PI 제어기를 통해 열에 의한 초점제어가 수행된다.