밤하늘로 떠나는 여행....

Astrophotography with 10'' RC carbon, FLI 6303e, and RST-400

Epsilon210 광축맞추기

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장비리뷰·이미지처리

2017. 12. 26.

11000CCD의 전체 화각과 내장된  TC-237 tracking CCD (657 x 495 pixels at 7.4u) 까지 별상이 커버되도록 Epsilon 210 광축을 맞추어 보았습니다.

처음 사용하는 광학계라 적응하는데 시간이 많이 걸렸습니다.

이 광학계는 광축을 맞추는데 주의해야 할 사항이 매우 많은 광학계입니다.

훗날 누군가가 이 경통으로 다시 재광축 작업을 할 때 도움이 되었으면 좋겠습니다.


**** 광축을 맞추는 작업 ****

이미지센서 plane 과 부경 및 주경의 optical axis를 일치시키는 작업


Tip. Full frame 9u vs APS_C 5.6um 광축을 맞추는 것은 누가 더 어려운가 :  비슷하다. 후자가 화소수가 작아서.

광축은 결국 이미지센서에 맞아야 한다. 즉 CCD의 상태도 광축에 영향을 준다 (엄밀히 표현하면 접안부 CCD의 misalignment가 광축 작업을 방해야는 요소)

 ex) 필터가 tiliing, CCD의 telescope connector가 휘거나 유격이 있을때 (유격은 중력이 작용하면 tilt에 영향 줌), CCD 자체가 PCB 기판에 수직이 아닐때

    PCB 기판 자체가 수직이 아닐때....... 무수히 많다.

 즉 광축은 내가 가진 망원경을 내가 가진 CCD에 가장 잘 맞추는 작업이다. (어차피 사진찍을 용도이깐)




광축 맞추는 순서는 접안부-부경-주경 순


0. 접안부 유격확인 - 완전고정상태에서 호위글래터 격자 홀로그램 장착

* Epsilon210은 접안부 유격이 없어서 보정렌즈를 장작하지 않고 작업을 해도 됨.

* 또한 초점면에서 작업하지 앟아도 됨

* 접안부의 유격이 없어서 매우 편하지만 관측지 광측 수정 시 매번 접안부를 조인후 광축을 확인해야 하는데 매우 힘들다.

=> PDF 포커서를 사용하면 해결될 수도 있으나 그럴만한 공간이 나오지 않음

* 첫 한달은 STL-11000M과 Epsilon을 연결하는 BPL 유지용 컨넥터가 STL-11000과 유격이 있는지 몰랐음

  인치 규격 나사 두개로 고정된 어댑터가 결국 문제였고(유격 -> 중력에 의해 CCD 이동 및 tiling -> 자세에 때라 광축에러 발생) 단단히 고정후 해결

  나머지 두개의 나사도 연결이 필요할 것으로 사료됨.

 


1. 부경 조정 - tiling angle 조정하여 주경의 중심부로 빔이 가도록 centering ; 

                레이저로 alignment 시 Optical Axis를 잡아주지는 못한다. - 부경이 주경 광축방향에서 앞뒤로 이동해도 광축 정렬은 되므로(단 비넷이 남음)

                * 주의할점은 주경의 tiling이 심하면 에러가 발생 => 주경은 광축이거나 근처여야 한다. (광축작업을 몇번 반복해야 함을 의미)

                centering 후, optical axis point가 체사이어의 정중앙에 위치해야 비넷이 센터에 온다. 

                => 센터에 안와도 광축이 깨지는 건 아님, 어차피 Flat 빼니깐. 체사이어로 정중앙을 맞추는 것은 불가능.

                ** 결론 :비넷을 해결하는 것이 매우 어려움) ;


<체사이어는 아무런 도움이 되지 않는다>

체사이어  작업은 밤에 할 수 없어서, 관측지에서 부경 건드리면 밤에는 체사이어로 optical axis를 찾을 수 없다.

체사이어의 진짜 큰 구조적 문제는,

체사이어의 핀홀은 작을 수록 좋다(정밀하다.)=>그러면 어둡다 => 어두우면 잘 볼려고 눈을 가까지 가져간다 => 핀홀이 커진다 => 에러가 커진다.

따라서 부경의 센터링 작업은 이런 광학계에서는 호위클래터 형태의 레이저 얼라인먼트 말고 답이 없음.

호위글래터 (howie glatter) 콜리메이터 => 레이저 중심빔이 부경의 optical axis에 왔는지 알 수 없음 => Beam splitter로 해결 가능 (접안부에서 엿보기)


레이저 빔으로 센터링 후 사진을 찍어 정중앙에 존재하는지 반드시 확인

=> pull / push 나사 고정 : 너무 강하게 조이면 나중에 재작업할 때 문제 : 단단히 고정되었다고 생각되는 지점에서 1/8 turn (1/16 turn 씩 세 나사 번갈아가며 순서대로)




2. 주경에서 반사되어 나오는 부경의 그림자는 정중앙이 아님 (optical axis에 의한 부경 shift)

결국 호위레콜로는 주경 얼라인 불가

1) 계산해서 치우침을 예측하던가....(거의 이 방법으로 광축 근처를 기억 해야함) 

     => 특히 광축이 잘 맞았을때 기억하기 위해 호위레콜로 주경 반사패턴을 확인 후 사진 기록

2) 별상으로 해결 - 밤에하는 작업은 주경 이동으로만 광축 조정을 완성해야 함. :

   이유 :  광축수정 -> 초점변화 -> 초점 수정 -> 접안부 유격 조임 =>  매우 시간이 오래걸림 (접안부 유격을 매번 잡아줘야 하니깐)

   단 한번의 주경 나사 수정은 위의 과정을 반복하지 않으면 광축에 도달 불가

   광축 수정 100번은 위의 시퀀스를 100번 돌렸다는 의미, 한 시퀀스 작업시간 = 6분 ; 6 x 100 분 = 10h (가을, 겨울에, 해질때 작업 시작하면 광축 수정후 새벽 4시)

3) 50:50 Cubic Beam Splitter 를 호위 글래터 앞에 달아 주경 반사상 확인 : 크기가 작아 오차가 매우 큼 - BS와 글래터 사이 미세 유격이 큰 주경 광축 오차로 이어짐

   optical axis를 확인하는데 좋은 방법(카메라와 연결된다면 더욱 좋음)


가급적 2) 로 적당히 조정 후 관측지에서 주변부 별상 : infocus / outfocus coma abbe 상으로 trial and error로 수정



*** Epsilon 130 / 180 / 210 매뉴얼 ***





3. 주경 조정 

: 주경을 조절하는 나사는 Large Screw이다. (일자나사, 즉 Small screw는 고정용임 ; Large screw에서 1/8 혹은 1/4 턴 풀고 같이 따라다닌다는 느낌으로)

1) 외부 환경에서 주경 조정시 가대위에 망원경이 서 있으면 주경이 중력에 의해 뒤로 밀림 

Large Screw를 풀기는 쉬워도 당기기는 어려움 => "메뉴얼에 Large Screw 돌리는 19mm open end 렌치를 사용하라고 되어 있음" : 정말 중요한 도구임

몇개 구해봤는데, 망원경 끝에 기구부에 닿아 안들어감 => 아마도 그 기구를 제작해야 할 것 같음(망원경에 들어가도록) => 이후 좌절하고 손으로 작업

그간 손으로 잡업 => 당기는 것이 어렵기 때문에 한번 풀때 정말 신중해야 함(1/8 turn 풀고 Small screw 조이고 무한 반복)

장갑안끼고 작업하면 양 세손가락에 굳은살이 배기거나 무뎌져서 다음나 작업이 어려움.








2) 실내에서 망원경을 눕혀 작업시

실내에서는 망원경이 누워있어 주경이 중력에 영향을 안받음 => 광축 조정때는 주경을 부경 반대쪽으로 밀면서 작업이 필요

밀면서 Large screw를 이동(1/8 turn 간격) - Small 나사고정(1/8turn 더, 세게 누르면 주경 지지대 미세휨 => 주경 스트레스)

  마지막에 - 고정나사로 고정(고정나사는 제일 마지막에 조여졌다고 느껴지는 점에서 1/8 turn 조이기)



   접안부가 완전히 우측에 있을때 주경 광축이 맞으면, 좌편향 부경 그림자 (접안부 반대쪽으로 부경이 편향되니깐)

   저 패턴을 정중앙에 맞추는 순간 광축은 산으로 가니, 짧은 f수의 반사 망원경은 주의할 것

   단 센터에 부경이 위치하는 다른 카타디옵트릭 광학계(RC,SC,C, Rowe 등등)는 중앙부에 맞추면 됨.(광축작업이 반사보다 쉬움)


* 광축 조정 후 테스트 (주간) : Epsilon210 - Ha Filter - 1/100 sec (Autoflatten 후 DDP)


* 광축 조정 후 테스트 (해지기전) - Ha, R, L Filter 순, : Epsilon210 - Ha Filter - 1/100, 1/100, 1/10 sec (Autoflatten 후 DDP)





4. 관측지 셋팅



5. 관측지에서 주경 조절을 통한 광축 수정

1) infocus 및 outfocus에서 Large Coma check



2) 초점면 부근 확인



좌측 Infocus Coma & Astig Abbe가 분명히 보인다. => 좌측에 해당하는 주경나사 수정

"Coma & Astig Abbe 가 심하면 주변부에서 별상이 8자로 보이거나 두개로 분리되도 함"

https://www.handprint.com/ASTRO/ae4.html






수정후 초점면 확인



광축 수정완료 => 이런 작업을 100번이상 반복해야 마지막 사진에 도달함, "100번 수정작업 = 10시간"

거의 완벽 => 이정도에서 체력이 된다면 추가 광축을 수정해도 되겠지만, 그래봤자 망원경 자세에 때라 한쪽 코너로 Coma가 가중된다.

현 이미지에서 좌상 코마가 남았다. 이를 해결하는 방법은 주경을 건드리는 것이 아니라, 그만 고정하고, CCD를 코마가 보이는 plane에 90도 돌리면 된다.

(이는 CCD 정중앙이 접안부 정중앙에서 미세하게 misalignment 되어 있을때 잘 나타남. 알아내기 어려운 문제임)

100pixel 영역만 잔존 코마가 남는다 

  => 100 * 9 um = 900um = 0.9mm!!! => 그렇다. 겨우 0.9mm misalignment가 아슬아슬하게 설계된 광학계에서 잔존코마를 만든다.

아무리 광축을 잘 맞추어도 미세한 무언가가 남을때 

=> 1) 자세에 따른 변화(망원경 구조적 문제, 해결 불가) 2) CCD 무게에 의한 접안부 tilting, 3) CCD 중심축이 optical axis에서 벗어났을때


많은 별 테스트 => 산개성단이 good : Optical Axis가 맞아야만 비넷이 정중앙에 위치함.(기분은 좋지만 성상에는 큰 의미는 없음)




센터, 각 모서리 300x300 : 일부 긴 모서리로 코마가 남는다 => 간신히 Full Frame을 커버하는 듯 (이런 광학계가 FF를 커버하는 것은 엄청나게 좋은 광학계라고 생각함)


 



이러한 모든 작업이 끝나면 Off axis 가이드의 화면도 광축이 맞는지 확인하고 안맞으면 가이드가 안되니 광축 수정(가이드센서가 있는 쪽의 주경나사 미세 조절)

광축 수정 후 가이드 CCD 화면 :  코마없이 점상임을 확인

  



* 장노출 테스트

반드시 5분이상 해서 주변부 잔존 코마 확인 (300sec, L frame 서쪽으로 질때, AutoFlat 후 DDP)

고도 45도 : 비넷이 거의 정중앙. 성상 좋음



더 서쪽대상 (300sec, Lframe 서쪽으로 질때, AutoFlat 안한 후 DDP)

고도 25도 : 비넷이 좌측으로 치우짐 => 부경의 optical axis를 정확히 맞추어도 중력에 의해 시스템이 미세하게 휘어서 발생

결론 : 부경의 optical axis를 정확히 맞추는 작업은 큰 의미가 없다.




-끝-