올해 스타파티때 자작자료를 여러분들께 요청을 했는데(스타파티 게시판 참조), 김흥수님이 주신 자료중에 광축조절에
관한 설명이 있었습니다. 그림이 있어서 첨부file (사경이격의 완성)로 붙입니다.
그림을 뺀 설명을 여기에 붙여넣으면,
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뉴턴식 광학계의 광축 완성
광축 맞추기에 있어서 뉴턴식은 다른 어떤 타잎의 망원경보다 쉽다.
사경의 이격과 관련하여 골치 아픈 부분이 있지만 끝까지 읽어보면 의외로 간단하다는 것을 알 수 있다.
우선 사경의 이격을 계산하기 전에 자신의 망원경에 대한 광로를 그려볼 것을 추천한다
(그림)
여기에서
a=사경의 기하학적인 중심인 c점이 광학상의 중심인 d점으로부터 이격시켜야 할 거리이다.
이격 방향은 포커서 쪽에서 멀어지고, 주경 쪽으로 가까워지는 방향이다.
여기서 사경의 이격이라 하면 대부분의 사람들은 경통의 중심과 사경의 중심을 이격시켜야 하는 것으로 알고 있는데 이것에서부터 애꿎은 스파이더의 나사가 망가질 정도로 조였다 풀었다를 반복하다가 결국 '에이 이격하지 말자'로 결론낸다.
이해를 돕기 위하여 아무것도 없는 무중력의 빈 공간에서 주경과 사경을 설치한다고 생각하자.
주경과 사경을 계산에 의하여 이격하여 설치를 완료하였다고 생각한다.
그다음 주위를 경통으로 감싼다고 생각하면 사경의 중심과 동심원이 되게, 또한 주경의 중심과 동심원이 되게 경통을 감을 수 있다.
사경을 분명히 이격시켰는데도 주경과 사경의 기하학적인 중심이 맞을 수 있을까?
경통을 기준으로 보면 주경도 경통과 동심원, 사경도 경통과 동심원이 된다. 그러면서도 사경은 계산된 만큼 이격이 되어있는 것이다.
이것이 가능할까? 어떻게 된 것일까?
우리가 태양주위를 공전하는 지구를 그릴 때 습관적으로 지구를 수평으로 공전하는 것으로 그리고 지구의 자전축을 공전궤도면과 수직한 직선에서 23.5도 기울여 그린다.
다른 방법으로 그릴 수는 없을까? 있다.
지구의 공전궤도면을 수평으로 그리지 않고 수평에서 23.5도 기울게 그리고 지구의 자전축을 수직으로 그리면 같은 결과가 된다.
(그림)
발상의 전환이랄 것까지도 없다.
똑같은 그림이니까
사경의 이격도 마찬가지이다.
주경의 광로상의 광학중심을 사경의 광학상 중심에 맞추면 쫑이다.
무슨 이야기냐 하면 주경을 약간만(아주아주 약간만) 기울이면 된다는 이야기다.
옛날 아주 오랜 옛날 호랑이 담배피던 시절 레이저콜리메이터라는 물건이 없었을 때는 체사이어 스파이더를 보면서 주경과 사경의 동심원이 맞지 않게 하여 이격을 확인하면서 광축을 맞추었다. 그렇게 맞추고 나서도 최종적으로 성상을 보면서 광축을 맞추곤 했지만 밤을 새우면서 맞추어도 광축에 대한 확신을 가지지 못하고 행성상이 시원치 않으면 광축탓으로 돌리곤 했다. 해보신 분들은 아시겠지만 혼자서 광축나사 조금 돌리고 성상확인하고, 또 조금 돌리고 성상확인하고...........
이런 방법으로는 밤을 새워도 광축은 해결되지 않으며 확신도 없을 것이다.
지금은 레이저콜리메이터를 아주 쉽게 비교적 비싸지 않은 값에 구할 수 있다.
레이저콜리메이터와 사경의 붉은 점으로 간단히 광축을 완벽하게 맞추자.
먼저 자신의 사경에 계산된 이격거리 만큼 떨어뜨려 붉은 싸인펜으로 약 0.3mm 정도의 점을 찍는다.
싸인펜은 사경에 점을 찍어도 투명하기 때문에 관측에 전혀 영향을 주지 않는다.
(투명하지 않아도 관측에 지장은 없다)
점을 찍는 방법은
① 이격될 거리 a를 계산한다.
② a(이격거리)×1.4142(루트2)를 한다.(이 값이 b이다)
③ 사경과 똑같은 타원형의 종이를 오린 다음 중심을 표시하고 중심 부분에 스카치 테잎을 붙인다(싸인펜이 번지지 않게 하기 위함)
④ 사경의 기하학적 중심으로부터 계산된 ②번만큼의 거리에 바늘로 구멍을 살짝 뚫는다.(0.3mm정도)
⑤ 종이를 사경에 정확히 일치시키고 붉은색 싸인펜으로 구멍에 살짝 대었다 뗀다.
이제 붉은색의 투명한 점이 사경의 광학 중심에 찍혔다.(이것으로 이격은 쫑)
⑥ 레이저를 접안부에 꽂고 콜리메이터의 붉은 빛이 사경의 붉은 점에 일치되도록 사경의 앞뒤를 조절하여 맞춘다
⑦ 사경을 통하여 나온 빛이 주경의 중심에 맞도록 사경의 각도를 조정한다.
⑧ 주경의 중심에서 반사된 빛이 사경의 붉은점 또는 콜리메이터의 중앙에 다시 오도록 주경의 각도를 조정한다. 광축조정 쫑!!
이렇게 해서 완벽한 사경의 이격과 광축이 형성되었다.
이격거리 a는 캐드 프로그램 또는 손으로 작도하여도 큰 오차 없다.
여기서 접안부와 경통의 각도를 정확히90°로 할 필요는 없다. 메이커에 따라 편차는 있겠지만 90°언저리에 대충 맞으면 그만이다. 정확히 90°를 맞추려고 괜한 짓을 하지 말란 이야기다. 90도이든 80도이든 100도이든 전혀 상관이 없다.(관측시 아이피스도 역시 똑같은 각도로 꽂히므로 직각에 너무 민감하여 포커서의 나사를 망치지 말라는 이야기)
※ 이격거리 a는 구경, f수에 따라 다르므로 각각의 경우에 따라 계산한다
완벽한 광학계에서 중심의 성상은 싱(seeing)에 관계없이 코마나 비점 없다. Out focusing 또는 in focusing에서 에러리 디스크의 밝기 차이도 없다. 행성상은 허블의 사진이며 성상은 아이피스 전시야에 걸쳐 바늘 끝이다(f3의 광학계에서도 바늘끝 같은 성상을 볼 수 있으며 목성의 4대 위성을 원반으로 볼 수 있다)
Seeing만 허용해 준다면 나의 12.5" f5.21 Royce미러로 어렵지 않게 볼 수 있다.
더 큰 메리트는 사경의 크기를 이론적인 최소크기로 할 수 있다는 것이다. 실례로 20" f4에서 이론적인 사경의 최소크기는 3.5"이다(일반적으로 focus plane을 14"에서 끊을 때) 하지만 이격을 완벽하게 하지 않을 경우 수렴광속을 완전히 끊을 수 없어 광량손실이 발생하기 때문에 대부분의 돕소니안 메이커들은 더 큰 차폐에도 불구하고 4"사경을 쓴다. 사진광학계에서는 별로 신경 쓰지 않아도 괜찮지만 안시쟁이들에게는 큰 사경은 역시 싫다(값도 비싸다)
2003년 3월
김흥수
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이상 인용 끝
