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천체 사진 촬영에서 양산 체제 구축을 위해(1)

천체 사진 촬영에서 양산 체제 구축을 위해서는 아래 사항을 신속 정확하게 해야할 것같습니다.

1. 행성 사진
행성을 투유캠 화면에 잡아 넣을 수 있어야됩니다. 카메라에 대상을 넣어야 안산일대학 화질을 능가하던지 말던지 할 건데 말이지요. 지난번에도 확대촬영할 때 1시간을 헤매다가 결국 화면에 도입을 못해서 할 수없이 직초점 촬영을 했습니다. 이것 어떻게 쉽게 안되나 싶어서 용이 행님에게 전화로 물어보았습니다(용이 행님보다 사진을 잘 찍을려고 용을 쓰고 있는 낙동강인데 답변을 하려니 용용 죽을 맛이겠다 생각하고 있었는데, 용이 행님은 항상 친절하게 잘 가르쳐 주십니다). 원인이 나오더군요. 일단 제가 확대촬영시 초점 위치를 모르다보니 상이 흐려져서 도입을 해도 인식을 못 했을 가능성이 있답니다. 파인더를 정확하게 맞추고 별을 잡아서 초점 위치를 확인하고 그 다음에 행성을 겨누면 도입할 수 있답니다. 승용씨 얘기를 들어보니 낙동강같이 삐리리한 사람이 제법 있답니다. 도입을 못해서 한참을 헤매인다는겁니다.

2. 냉각 ccd 초점 맞추기
정확한 초점 맞추기야말로 양질의 화질을 담보하는 가장 중요한 변수입니다.
(1) 굴절 망원경
굴절망원경의 경우는 손으로 맞추나 전동 포커스로 맞추나 큰 유의차가 없었습니다. 실제 낮에 지상 경치를 가지고 실험을 해보았습니다. 내 손과 눈의 정확성을 체크하기 위해서입니다. 그 결과는 다음 그림입니다.


위 그림에서 하나는 카메라 파인더를 보고 손으로 맞춘 것이고, 하나는 전동초점맞추개를 달고, 카메라(s2pro)를 컴퓨터에 연결하여 파인더를 보지 않고 컴퓨터 화면을 보면서 전동초점맞추개로 미소 조정을 하면서 찍은 것입니다. s2pro는 컴퓨터와 연결하여 리모콘으로 찍는 소프트웨어를 판매하고 있습니다. 그럼 어느 것이 이 놈이고 어느 것이 저놈일까요? 저 역시 구분이 어렵습니다. 또 굴절망원경이 냉각 ccd와 맞추는 대략적인 초점 위치는 이미 알고 있습니다. 그래서 굴절망원경의 경우 손으로 맞추기로 했습니다. 전동초점맞추개는 카세그레인전용으로 사용하기로 했습니다. 전동초점맞추개도 반드시 편리한 것은 아니고, 뭐니뭐니해도 내 손이 제일 편하기 때문입니다. 전동초점맞추개의 불편한 점의 하나는 움직일 때 약간의 진동이 있어서 초점면이 흐리게 보인다는 점입니다. 그 진동의 양은 아주 작지만 정확하나 초점 위치를 오판하게 하는 점도 있었습니다.

(2) 카세그레인 망원경
카세그레인망원경은 초점길이가 길고, 초점면의 심도가 길어서 어떻게 보면 맞추기가 쉽고 어떻게 보면 어렵기도합니다. 맥심소프트에 나오는 수치를 보면 초점면에 위치에서는 전동초점맞추개를 3~4mm를 움직여도 그 값이 변하지 않습니다. 그러나 찍어보니까 초점면이 맞지 않더군요. 따라서 아직까지는 정확한 초점면을 파악하지 못했습니다. 시상이 좋은 날에 가서 정확한 초점 위치를 확인하는 작업을 해야할 것같습니다.

  • 최승용 2004.03.24 11:59 (*.255.244.57)
    전동 포커서의 진동 문제가 있다니 좀 문제가 있어 보입니다.
    제가 사용하는 허접한 전동 모터 포커스는 전혀 진동이 없습니다. 다만 자작한 것이 되어서리 전후진 할 때 약간 상이 움직이는 (레크 피니언형식으로 된 것이라서 약간의 유격이 있는데 전후진 할 때 이 유격 만큼 움직 입니다.편하자고 그냥 저냥 쓰고 있지요^^) 현상이 있기는 하지만 진동은 없습니다.
    모터의 힘이 너무 좋아서 일 수도 있고 회전 속도가 빨라서 그럴 수도 있으나 초점면 근처에서는 미세 조정을 하므로 그리 심각한 문제는 아니라고 생각 됩니다만 진동 문제가 있다니 걱정이군요.
    현재 달려 있는 모터를 제거하고 다른 조그만한 DC모터를 다는 것도 한 방법일 것 같습니다.
    그리고 카세그레인식 망원경의 초점면은 저도 힘들어 하는 것 중의 하나 입니다.
    싱이 좋지 않으면 도저히 초점을 잡을 수가 없습니다.
    어디 좋은 방법 좀 개발해 보세요^^.
  • 육호준 2004.03.24 14:55 (*.178.21.237)
    박선생님 토성과 목성의 밝기가 달라서 토성에 초점을 맞추고
    다시 목성을 겨누어보면 초점이 맞아있지 않기 때문에
    목성이 잘 안보입니다. 따라서 다시 초점을 맞추어야 합니다.
  • 황형태 2004.03.24 15:48 (*.237.229.226)
    육호준님, 피사체의 밝기에 따라서 초점이 달라지지는 않습니다.
    간혹 색수차가 심한 조잡한 굴절망원경에서 피사체의 색깔에 따라 초점의 위치가 약간 달라질 수는 있겠지만 카세그레인은 반사식이므로 그럴 가능성도 없지요.
    기본적으로 어떤 망원경에서의 초점의 위치는 대상까지의 거리에만 의존하는데, 토성이나 목성은 거의 무한대거리라고 간주할 수 있기 때문에 초점의 위치는 다르지 않습니다.
    아마 실제 사진을 찍을 때 토성을 찍다가 목성을 찍으러 가면 그 시간동안 경통의 온도 차이때문에 초점의 위치가 달라지는 현상을 경험하신 듯 합니다.
  • 이건호 2004.03.24 16:07 (*.101.108.100)
    황교수님 의견에 한가지 추가를 하면요..
    목성과 토성은 현재 많이 떨어져 있기에 (겉보기 각도를 말함) GOTO 등을 하게되면 미러처짐현상이 있는 망원경에선 초점이 변할 수 있습니다.
  • 최승용 2004.03.24 16:40 (*.255.244.57)
    토성을 보다가 목성을 보면 초점이 맞지 않는 것은 저도 경험한 바 입니다.^^
    그렇지만 밝기 때문은 아닌 것 같습니다.
    제 경험으로 보면...
    토성을 볼 수 있는 시간은 이미 토성이 자오선을 넘어갔지만 아직도 천정 근처에 있습니다. 그리고 목성은 아직도 동쪽 하늘에서 떠 오르고 있지요.
    그리고 요즘 처럼 투명도가 좋지 않고 싱이 좋지 않으면 초점 위치도 상당히 가변적 입니다. 싱에 따라서 초점의 위치가 매우 빠르게 변하는 것을 알 수 있었습니다. 아마도 육호준씨는 그런 경험을 말씀 하신 것 같습니다.
    대기수차에 의한, 그리고 여러가지 변수들에 의해서 초점위치가 틀려지는 것 같습니다.
    싱과 투명도도 모두 완벽하다고 하더라도 대상의 위치에 따라서 조금의 초점 위치 변화는 있을 듯 합니다.

  • 박병우 2004.03.24 23:55 (*.99.83.55)
    고도차이에서 초점길이가 변하는 것은 이론적으로도 성립이 된다고 봅니다. 공기란 매질 자체의 굴절율이 달라질 것은 없지만, 고도가 낮아서 공기층이 두꺼우면, 공기층이 얇은 천정과는 공기 전체 굴절율은 달라질 것이라고 보기 때문입니다. 렌즈 주위의 매질(굴절율 n)에 따라서 F수(-->초점길이)가 달라지는 원리는 지난 번 회원카페란에서 설명드린 적이 있습니다. F수도 달라지고, 분해능도 달라집니다. 즉 카메라를 방수처리를 하여 물속에서 사진을 찍는다면 공기중의 F수(초점길이)와는 다른 값을 낼겁니다. 이것은 공기와 물의 굴절율 차이에서 기인하는 것입니다. 아스트로피직스 망원경에서 렌즈 셀에 오일을 첨가한 사유는 적은 구경에서 분해능을 올리기 위한 수단이라고 설명드렸던 적이 있습니다. 이것도 결국은 F수(초점길이)가 변하기 때문에 일어나는 현상입니다. 아스트로피직스 망원경에서 오일의 유무에 따라 F수(초점길이)는 분명히 변하리라 생각합니다. 이것은 자료에 없는 제 생각일 뿐인데, 혹시 아스트로피직스에서 왜 오일을 첨가했고 그 효과는 무엇인지 적혀져 있는 자료가 있는 분은 안계신지요?
    .
    그 외 렌즈의 초점길이가 변하는 요인은 온도를 생각할 수가 있습니다. 온도는 거의 모든 요인을 지배하니까요.
    .
    온도 변화-->공기의 밀도 변화-->공기 굴절율변화-->초점길이 변화
    온도변화-->렌즈의 수축율 변화, 렌즈 열용량과 전도도의 변화-->렌즈의 굴절율 변화-->초점길이 변화
    .
    그 외 미러(망원경)의 위치에 따른 기구적 치수의 변화을 생각할 수 있을겁니다. 어차피 기구적 유격거리는 있게 마련이고 그 영향도 무시할 수 없겠지요.
    ...............................
    .
    전동초점맞추개의 떨림 현상은 굴절망원경(초점길이 1200mm)에서는 인식이 안 되고 카세그레인(초점길이 3900mm)에서는 인식이 되었습니다. 그것은 맥심에서 수치로 나타납니다. 정밀한 초점을 맞추기 위해서 0.X 초간만 움직여도 눈으로는 인식을 못하지만 수치가 내려갔다가 다시 정상 수치를 보입니다. 떨렸다가 정상수치를 보이는 시간은 몇 초간으로서 꽤 여운이 있었습니다. 요게 생각보다 지겹더군요. 전동초점맞추개의 이동거리도 아주 적은데다 일일이 몇초간을 쉬어야하고 그 뒤 20~30초 측정 수치의 평균치로 초점면을 확인해야하니 시간이 생각보다 많이 걸리고, 그렇다고 손으로 돌릴 수도 없고 감칠맛만 납니다. 이것은 모터의 미세한 진동이 CCD 면에 전달되었다고 볼 수밖에 없습니다. 이 진동은 진폭이 커서 확연히 느낄 수 있도록 덜덜덜 떨리는 것이 아니고, 모터가 회전시 미세하게 진동하는 고주파 진동입니다. 여기에다 카세그레인은 초점 심도가 깊어서 미동 모터를 이리 움직이고 저리 움직여도 그 수치가 그 수치인지라 초점면을 잡기가 아주 힘들었습니다. 시상의 요인은 말할 것도 없고요.
    .
    그럼 이 모터의 진동을 최소한으로 하기 위해서는 어떻게 하면 될까요?
    1. 모터가 내는 가진진동수와 접안부와 카메라(이것이 모터와 가장 가까운 곳에 위치하므로)의 고유진동수 차이를 크게한다.
    -->모터 진동수는 회전수에 따른 고주파 진동입니다. 이 진동에 맞춰서 같이 궁합이 맞아 춤을 잘 추는 접안부는 피해야합니다. 이 진동수에 견디는 요인은 상대물(접안부)의 질량, 형상, 강성계수가 있는데, 고주파 진동에는 일단 질량은 크고 그 형상은 듬직한게 유리합니다(황소 X알처럼, 진짭니다). 즉 타카하시 접안부가 ‘딱’이란 말이지요. JMI 기구부는 모터의 고주파 진동수를 견뎌내기에는 너무 가벼운 느낌입니다. 또 모터 자체가 저진동의 고급모터는 아닌 것같습니다. 만약 모터초점맞추개의 가진진동수와 접안부의 고유진동수가 같다면 공진이 일어나서 달달달 떨리겠지요. 실제로 이런 일은 일어날 수 없습니다만.
    .
    2. 진동원에 흡진재를 붙이고, 지지부에는 방진고무를 붙인다.
    -->요건 모터 초점맞추개와는 관계없는 이야기이므로 생략하겠습니다.
    ................
    .
    오늘 천안의 인준씨 사무실에서 알포 회원들이 사용하는 여러 자작 전동초점맞추개의 사진을 보았습니다. 타카하시 접안부에다 모터를 장착한 것이 많이 눈에 띠더군요. 지난번 회원카페란에서 낙동강은 타카하시 접안부를 ‘과연’ 잘 만들었다라고 했습니다. 요 아래 이준화교수님이 소개한 타카하시 망원경 미세조정 초점맞추개 글을 보면 미국친구들도 타카하시 접안부에 별표를 좍 그려놓았습니다. 미국 친구들이나 제 생각이나 비슷한 모양입니다. 제가 편견과 선입견을 가지고 말하는 것은 아닙니다. 제품 상태를 보고 객관적으로 말하고있습니다. 정말 감탄스럽게 만들었고, 그래서 지난번에 명도씨의 타카. 접안부를 가지고 어떻게 모터를 달 요량이 없나 싶어서 온갖 궁리를 하다가 포기했습니다.
    .
    만약 내일 분당 번개에 타카하시 설계자가 와서 질문을 한다칩시다.
    .
    질문: 왜 당신들은 전동초점맞추개를 만들지 않습니까? 요건 사진 찍을 때 아주 편리한 기구부인데...타카하시는 이제까지 모든 것을 사진용에 맞는 가대나 망원경을 우선 개발했잖아요.
    .
    답변: 잘 알고 있습니다. 그러나 우리 설계기준치대로 만들려면 코스트가 너무 상승하여 팔릴 것같지 않아서 안 만들고 있습니다. 개당 10만엔 이상이면 아무도 구입을 할 것같지가 않아서요. 그렇다고 기준치 이하로 만들어 판매를 하자니, 고객 클레임으로 제품 전체 이미지가 추락할 것같고...모터도 고급 모터가 필요합니다. 이건 모터 진동도 가대 모터보다 더 없어야됩니다. 가대는 무거운 본체가 진동을 흡수해주지만, 모터초점맞추개의 진동은 접안부에 그대로 전달되거든요.
    .
    JMI 모터초점맞추개의 품질 양부는 좀 더 사용을 해봐야하겠지만, 현재 낙동강 생각은 장초점에서는 큰 위력을 발휘하기가 힘들다고 여겨집니다.

  • 황형태 2004.03.25 11:28 (*.237.229.226)
    박병우님 의견에서 일단 다음의 두 가지 점은 동의할 수 없습니다.

    먼저, 망원경이 향하는 고도에 따라서 초점길이가 변한다고 하셨는데, 실제적으로는 그렇지 않다고 봅니다. 망원경의 방향을 바꾸더라도 대물렌즈가 직접 접하고 있는 공기는 기껏해야 반경 2m이내의 공기들이기 때문에 그 안에서 망원경의 초점거리를 바꿀만큼 공기의 굴절률이 차이가 난다고는 생각할 수 없기 때문입니다. 즉, 두터운 대기층을 뚫고왔든, 얇은 대기층을 뚫고왔든 대물렌즈에 입사할 때 별빛의 입사광은 평행광선이고, 렌즈에 의하여 굴절되는 각도에 관계되는 공기의 굴절율은 대물렌즈에 접하고 있는 공기의 굴절률을 말하는 것이기 때문에 망원경의 방향에 따른 차이는 없다고 볼 수 있습니다. 더구나 낙동강님의 카세그레인 망원경은 반사식이기 때문에 귤절률과 초점의 위치는 그나마 아무런 관계도 없습니다.

    다음으로, "아스트로피직스 망원경에서 렌즈 셀에 오일을 첨가한 사유는 적은 구경에서 분해능을 올리기 위한 수단이라고 설명드렸던 적이 있습니다. 이것도 결국은 F수(초점길이)가 변하기 때문에 일어나는 현상입니다."라고 하셨는데...
    그 문제는 그 때 제가 그렇지 않다는 점을 나름대로 설명하여 다 끝난 문제로 생각하고 있었는데 똑같은 주장을 반복하시니, 유감스럽게도 저 혼자만의 생각이었던 모양이군요. 되풀이하기는 번거롭고...
    하여간 같은 구경의 다까하시와 AP 망원경을 비교해볼 때, AP망원경이 오일을 첨가했기 때문에 분해능이 다까하시보다 더 높다는 얘기는 들어본 적도 없고, AP에서도 그런 광고를 한 일이 없습니다. 만일 그게 사실이라면 다까하시에서도 당장 기름을 첨가하겠지요. 기름값이 얼마한다고...^^ 같은 구경에서 F수(초점거리)를 조정하여 분해능을 높일 수 있다면 굳이 기름을 이용할 필요도 없겠지요. 초점거리는 연마공정에서 얼마든지 조정이 가능하니까요...
  • 최승용 2004.03.25 11:40 (*.255.244.57)
    굴절 망원경에서 대물렌즈의 중간에 오일을 첨가하는 방법은 독일의 Zeiss사에서 개발이 되었다고 합니다.
    두장의 대물렌즈를 연마하는 일은 4면을 정밀하게 가공 해야 하므로 상당히 번거로운 일이며 또한 까다로운 일임에 분명 합니다.
    그런데 두 대물렌즈 사이에 오일을 첨가하면 두장은 마치 붙어 있는 것 처럼 되어서 이 붙어 있는 양면은 그리 정밀하게 연마하지 않아도 된다고 합니다.
    우리가 수영을 할 때 수경을 쓰면 물속에서도 잘 보이는 것과 비슷한 이치겠지요.
    (무슨 말인지 아시리라 믿고 더 이상의 설명은 하지 않겠습니다.)
    이렇게 해서 코스트라든가 공정을 단순화 할 수 있다고 합니다. 물론 이렇게 오일을 이용하는 방법은 쉽지 않은데 오일이 어떠한 경우에도 세어 나오면 안되는 것이때문이지요.
    온도변화에 의한 각 물질의 팽창 계수로 인하여 약간의 오일도 세어 나오는 것이 없어야 합니다.
    노하우가 필요하다는 말이겠지요.
    다만 주기적으로 오일을 교환 해주어야 하는 번거로움이 있습니다.
    그런데 이제는 아스트로피직스에서도 이런 오일 첨가 방식의 대물렌즈가 이용이 되고 있는 것 입니다.
    제가 알고 있는 오일 사용 이유 입니다.^^
  • 이건호 2004.03.25 14:54 (*.101.108.100)
    전에는 어떤지 모르겠지만 AP 현재의 경우 주기적으로 갈아주지 않습니다. 영구적입니다.
  • 이건호 2004.03.25 16:06 (*.101.108.100)
    오일을 채움으로서 얻는 이점은 3개의 렌즈가 만나는 면(4개의 면이 되겠죠)에 충분한 광내기와 AR코팅을 하지 않아도 되기 때문에 비용도 절감할 수 있을 뿐더러 AR코팅면 보다 투과율이 높기에 렌즈 전체의 총 투과율도 증가하고 더불어 콘트라스트가 높습니다.
    그렇다고 구면 정밀도를 상관안하고 대충 연마하는 것과는 의미가 다르다는 것에 주의해야 합니다.
    또하나의 장점은 3장이 떡~~ 처럼 붙어 있기 때문에 온도적응 시간이 다른 삼중렌즈에 비해 상당히 짧습니다. 대략 30분 (5인치 기준)정도면 되더군요.

    충진한 오일도 아주 미량이지만 역시 두께가 있고 오일의 굴절율이 있기에 렌즈 설계에 영향을 미칩니다만, 렌즈초자에 따라 분해능이 변하지 않는 것처럼 오일 첨가 여부는 분해능과는 상관이 없겠죠.

    있다면 좋겠는데요... ^^;;

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