• Title/Summary/Keyword: 카세그레인 광학계

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Design of 3-Axis Focus Mechanism Using Piezoelectric Actuators for a Small Satellite Camera (소형 위성 카메라의 압전작동기 타입 3-축 포커스 메커니즘 설계)

  • Hong, Dae Gi;Hwang, Jai Hyuk
    • Journal of Aerospace System Engineering
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    • v.12 no.3
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    • pp.9-17
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    • 2018
  • For Earth observation, a small satellite camera has relatively weak structural stability compared to medium-sized satellite, resulting in misalignment of optical components due to severe launching and space environments. These alignment errors can deteriorate the optical performance of satellite cameras. In this study, we proposed a 3-axis focus mechanism to compensate misalignment in a small satellite camera. This mechanism consists of three piezo-electric actuators to perform x-axis and y-axis tilt with de-space compensation. Design requirements for the focus mechanism were derived from the design of the Schmidt-Cassegrain target optical system. To compensate the misalignment of the secondary mirror (M2), the focus mechanism was installed just behind the M2 to control the 3-axis movement of M2. In this case, flexure design with Box-Behnken test plan was used to minimize optical degradation due to wave front error. The wave front error was analyzed using ANSYS. The fabricated focus mechanism demonstrated excellent servo performance in experiments with PID servo control.

Development of TRT Kit for Optical Experiments with Reflective Telescopes (다양한 반사광학계 실험 실습을 위한 TRT Kit 개발)

  • Park, Woojin;Pak, Soojong;Chang, Seunghyuk;Kim, Geon Hee;Jeong, Byeongjoon;Kim, Sanghyuk;Lee, Hye-In;Ji, Tae-Geun;Gwak, Jeongha;Jo, Kwang;Kim, Hyoeun;Choi, Saepbyul;Park, Soonchang
    • The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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    • v.41 no.2
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    • pp.52.3-53
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    • 2016
  • 일반적으로 사용되는 소구경 망원경은 경통에 의한 차폐로 인해 내부 구조를 보기 쉽지 않으므로, 망원경 광학계를 이해하기에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 최소한의 배플 만을 사용하여 경통이 없는 구조의 개방형 망원경을 설계 및 제작하였다. 개발된 변환식 반사망원경 키트(TRT Kit, Transformable Reflecting Telescope Kit)는 부경 모듈을 교체하는 방식만으로 뉴턴식 망원경(Newtonian Telescope), 카세그레인식 망원경(Cassegrain Telescope), 그리고 그레고리식 망원경(Gregorian Telescope)으로 변형하는 것이 가능하다. 주경, 부경을 비롯한 망원경의 모든 부분은 사용자가 직접조립할 수 있도록 모듈화(Modularization) 하였다. 또한 부경에 부착된 슬라이딩 장치 및 리니어 스테이지(Linear Stage)는 망원경의 초점을 정밀하게 맞출 수 있도록 설계하였다. TRT Kit를 이용하여 학생들은 세 가지 형태의 망원경 광학계를 직접 조립하고 그 구조 및 성능을 비교해 볼 수 있으며, 광축 정렬, 정밀 초점 조절 과정을 통해 기본적인 광학계의 원리를 이해 할 수 있다.

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Design of the Active Optical Compensation Movements for Image Stabilization of Small Satellite (소형 위성 영상안정화를 위한 능동형 광학 보정장치 설계)

  • Hwang, Jai Hyuk;Yang, Ji Youn;Park, Jean Ho;Jo, Jeong Bin;Kang, Myoung Soo;Bae, Jae Sung
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.43 no.5
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    • pp.472-478
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    • 2015
  • This paper describes the design of the active optical compensation movements(at focal plane, secondary mirror) for the image stabilization of a small satellite camera. The movements can correct optical misalignment on-line and directly compensate vibration disturbances in the focal plane. Since the devices are installed inside the space camera, it has an remarkable advantage to deal with the structural deformation of a space camera effectively. In this paper, the requirements of the active optical compensation movements for 1m GSD small satellite camera have been analyzed. Based on the established requirements, the design of the active compensation movements have been conducted. The designed active optical compensation system can control 5 axes movements independently to compensate micro-vibration disturbances in the focal plane and to refocus the optical misaligned satellite camera.

Opto-mechanical Analysis for Primary Mirror of Earth Observation Camera of the MIRIS (MIRIS EOC 주경의 광기계 해석)

  • Park, Kwi-Jong;Moon, Bong-Kon;Park, Sung-Jun;Park, Young-Sik;Lee, Dae-Hee;Ree, Chang-Hee;Nah, Jak-Young;Jeong, Woog-Seob;Pyo, Jeong-Hyun;Lee, Duk-Hang;Nam, Uk-Won;Rhee, Seung-Wu;Yang, Sun-Choel;Han, Won-Yong
    • Korean Journal of Optics and Photonics
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    • v.22 no.6
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    • pp.262-268
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    • 2011
  • MIRIS(Multi-purpose Infra-Red Imaging System) is the main payload of the STSAT-3(Korea Science and Technology Satellite. 3), which is being developed by KASI(Korea Astronomy & Space Institute). EOC(Earth Observation Camera), which is one of two infrared cameras in MIRIS, is the camera for observing infrared rays from the Earth in the range of $3{\sim}5{\mu}m$. The optical system of the EOC is a Cassegrain prescription with aspheric primary and secondary mirrors, and its aperture is 100mm. A ring type flexure supports the EOC primary mirror with pre-loading in order to withstand expected load due to the shock and vibration from the launcher. Here we attempt to use the same mechanism by which a retainer supports the lens. Through opto-mechanical analysis it was confirmed that the EOC primary mirror is effectively supported.

A Motor-Driven Focusing Mechanism for Small Satellite (소형위성용 모터 구동형 포커싱 메커니즘)

  • Jung, Jinwon;Choi, Junwoo;Lee, Dongkyu;Hwang, Jaehyuck;Kim, Byungkyu
    • Journal of Aerospace System Engineering
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    • v.12 no.4
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    • pp.75-80
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    • 2018
  • The working principle of a satellite camera involves a focusing mechanism for controlling the focus of the optical system, which is essential for proper functioning. However, research on focusing mechanisms of satellite optical systems in Korea is in the beginning stage and developed technology is limited to a thermal control type. Therefore, in this paper, we propose a motor-driven focusing mechanism applicable to small satellite optical systems. The proposed mechanism is designed to generate z-axis displacement in the secondary mirror by a motor. In addition, three flexure hinges have been installed on the supporter for application of preload on the mechanism resulting in minimization of the alignment error arising due to manufacturing tolerance and assembly tolerance within the mechanism. After fabrication of the mechanism, the alignment errors (de-space, de-center, and tilt) were measured with LVDT sensors and laser displacement meters. Conclusively, the proposed focusing mechanism could achieve proper alignment degree, which can be applicable to small satellite optical system.

Study on the Manufactures for the Korean Astronomical Instrument

  • Lee, Yong Sam
    • The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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    • v.43 no.2
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    • pp.30.1-30.1
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    • 2018
  • 일제 강점기를 지난 후 광복을 맞았지만, 전란의 폐허 속에 개설된 대학의 천문학과의 관측 시설들은 전문한 상태였다. 필자가 학부 재학 중이던 6-70년대까지도 시 시공(時空)의 흐름은 필요한 것을 직접 만들어 사용할 수밖에 없는 시대로 몰아가고 있었다. 당시를 회고 하며 지금까지 걸어 온 "천문기기 제작 연구의 삶"을 회고하고자 한다. 대학 재학 시절 교수님의 도움으로 막스토브 망원경을 제작하고, 40cm 카세그레인 망원경 등 광학계의 원리와 특성연구를 통해 부품 조립을 수행할 수 있었다. 태양 흑점관측을 위한 10cm 굴절 망원경의 투영시설을 고안하여 6개월 동안 관측하였지만. 석사 논문을 위해 광전측광 관측시스템을 제작하여 식쌍성 관측을 수행하였다. 그 결과 한국의 시설로 UBV 광도곡선 완성하여 1975년 가을 천문학회에서 발표하였다. 1976년 2월 국립천문대 천문계산연구실에 발령 받고 역서편찬 업무를 담당하면서 소백산 60cm 망원경 최종 설치를 끝내고, 천문대(현 역삼동 과총회관 빌딩) 옥상에 2m 규모의 목재 돔을 설계 제작하고 일반인들을 위한 대중천문 활동을 시작하였다. 재직 중에 항상 한국의 열악한 천문시설의 상황을 실감하고 20대를 마감하면서 퇴직하여 "한국천문기기 연구소"라는 명칭으로 천체 돔을 설계하고, 돔 제작기계를 개발하였다. 망원경만 보관 중인 국내 4개 대학에 돔을 납품 한 후 연세대학교 천문대의 직경 6m 스텐레스 돔을 제작하였다. 아울러 연세대 천문대 60cm망원경을 설치하면서 이 곳에 입사하여 관측 장비개발 연구와 관측에 전념하게 되었다. 재직 기간 중 대학의 배려로 카나다 국립천문대(DAO) 방문연구원으로 1.8m 망원경으로 식쌍성들의 분광관측을 수행하여 시선속도곡선을 완성하였고, 체류 중에 스텝들과 국내에서 사용할 60cm용 첨단 분광기를 설계하였으나 대학에 재원이 없어 제작을 못한 아쉬움이 남는다. 1989년 2월 충북대학교 천문우주학과에 부임하면서 열악한 상황이지만 교육과 연구 장비로 20cm와 35cm 소형 망원경의 디지털 광전측광시스템으로 간이 천문대를 설치하여 운영하였다. 학과 설립 10 주년(1998년)을 맞아 40cm 망원경과 6m 돔을 설치하여 교내천문대가 완공되었다. 2000년이 되면서 대중 천문활동 을 위해 이동 천문대를 제작하여 4륜 자동차에 견인하여 여러 지역을 찾아 관측과 강연 활동 등 학과의 대중천문 활동의 특성을 살리는 계기를 만들게 되었다. 학과 설립 20주년(2008년)을 맞으면서 충북 진천에 16개 자동분할 개폐식 스릿의 9m 돔 안에 1m 망원경을 원격관측 시설을 완비하여 대학 본부의 기관으로 충북대학교천문대를 개관하고 관측시설을 완비하였다. 우리의 전통적인 세종시대 천문시설은 당대 최대의 시설이지만 당시 유물들이 모두 소실되어 현존하는 것이 하나도 없음은 실로 아쉬움이 큰 것이었다. 누군가는 그 구조, 형태, 원리, 기능, 사용방법 등을 밝히고 복원을 시도해야 할 시급함이 있었다. 문헌을 통해 1991년부터 학부졸업 논문으로 "고천문 의기(儀器) 복원연구" 분야의 발표를 시작하였다. 그 결과를 통해 세종탄신일에 영릉에서 숭모제 행사 후 그 곳에서 수년간 세종시대 고천문의기 한가지씩 작동모델을 복원하여 제막식을 거행하였다, 유물복원 회사 (주)옛기술과 문화 와 함께 팀을 이루어 매년 제작할 종목을 준비하게 되었다. 간의(簡儀)를 복원한 후에는 일성정시의, 소간의, 앙부일구, 정남일구, 석각천문도, 혼천의, 혼상, 각종 해시계 등 매년 지속적으로 복원되어 큰 규모의 야외 전시장이 완성되었다. 작동모델 설계연구팀의 자문과 제작팀과의 팀웍으로 이룬 성과인 것이다. 한번 시작품이 발표된 모델들은 국내 과학관과 박물관, 천문관에서 후속 모델을 설치하였다. 한국천문연구원과 부산 동래읍성 내에 장영실 과학 동산은 간의와 혼상을 비롯한 각종 해시계들을 설치한 큰 규모의 야외 전시장이다. 조선의 명망 높은 유학자들이 인격적인 하늘을 살펴보았던 혼천의와 일만원권에 그려 있는 국보 230호 자명종 혼천시계(일만원권의 그림)의 작동 모델을 제작하였다. 이와 같은 연구 결과들은 석사과정 박사과정을 통하여 더 심층적인 연구들이 발표되었고, 각종 조선(한국)의 천문의기(天文儀器) 연구 자료들은 연구팀들을 통해 중국과 일본 등 해외에서도 발표되었다. 지금까지 복원된 유물들이 완성되기까지는 참여한 많은 연구원들과 제작팀들이 합심하여 각자의 역할을 수행하여 최종 작동모델들이 하나 둘 완성되는 것이었다. 이것은 참으로 보람된 일이었고, 은퇴 후 지금은 재능기부자로서 즐거운 삶을 이어 갈수 있게 되었다.

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