Astro D850 ( 냉각개조 니콘 D850 )

니콘 D850은 천체사진가에게 많은 사랑을 받고 있는 D810의 후속 기종으로서 BSI 이미지센서, 무음의 전자식 셔터, 회전형 LCD.. 더욱 고성능으로 업그레이드 된 제품입니다.

 

BSI 이미지센서

기존 일반적인 FSI(전면조사방식) 이미지센서는 반도체 체조공정상 빛을 기록하는 Photo Diode위에 회로배선층이 위치하고 있어서 수광면적이 많이 가려지는 구조를 하고 있습니다. 이에 반하여 BSI(후면조사방식) 이미지 센서는 회로배선층을 Photo Diode 아래로 내려서 Photo Diode의 넓은 수광면적을 확보한것으로서 제조공정이 까다롭지만 동일 화소수의 FSI센서에 비해 색재현성능이 훨씬 우수합니다.  Full Frame BSI 이미지센서를 장착한 최초의 DSLR 카메라로서 D850은 천체사진가에게 더욱 큰 가능성을 열어주는 새로운 도구가 될 것입니다.

회전형 LCD 스크린

D850에는 새롭게 회전형 LCD가 적용되었습니다. 하늘의 중앙쪽에 있는 대상의 천체사진을 찍을 때는 일반 고정형의 LCD를 가진 카메라의 경우 사용자의 자세가  상당히 불편한 상태로 초점을 맞추어야 하는데 회전형 LCD는 이 경우 상당히 편리한 도구입니다.여기에 더해진 터치스크린과 Wifi 기능은  깜깜한 밤에 사진을 찍는 천체사진에 있어서 상당히 편리한 도구가 됩니다.

 

 완벽한 이슬방지 시스템

냉각카메라의 경우 이미지센서의 표면이나 외부 윈도우 표면에 이슬맺힘현상을 예방하는게 아주 중요한 설계 요소입니다.

Astro D850의 냉각모듈 하우징은 히트싱크를 겸하고 있기 때문에 상온보다 높은 온도를 유지합니다. 그리고 전면의 Clear Window쪽으로 열을 전달하여 Window 표면을 상온보다 높은 온도로 만들어서 window에 결로가 생기지 않습니다.

이미지센서의 표면은 온도가 상당히 낮기 때문에 특별한 결로대책이 필요합니다. 일단 냉각모듈전체를 O링을 이용해 공기의 유통을 차단하여 외부의 수증기 유입을 막고, 이미지센서을 감싸는 콜드블록의 표면적을 충분히 크게 디자인하여 내부에 존재하는 수증기의 응결이 펠티어소자에 가까은 콜드블록표면에 집중하여 일어나도록 유도하여  온도가 더 높은 이미지센서 표면에는 결로가 생기지 않게 됩니다. 실리카겔등 제습제를 사용치 않고 완벽한 결로방지가 가능하게 되었습니다.

 

이미지센서의 위치 이동

Astro D850의 냉각개조는 카메라 내부가 아닌 외부에 냉각모듈을 구성하여 이미지센서를 카메라 밖으로 꺼내서 렌즈방향으로 이동시켜서 TEC냉각시스템을 장착하는 방식입니다.
카메라 바디 밖으로 꺼낸 CMOS는 개조카메라는 이미지센서가 렌즈방향으로 셔터보다 앞으로 나가 있기 때문에 기계식셔터의 기능이 무시되고 있고 SLR의 최대장점인 광학View finder를 사용할 수 없다는 단점을 갖고 있습니다.
하지만 이미지센서와 마운트링 사이에 공간을 확보하고 있기 때문에 이곳이 Drop-In Filter시스템을 장착할 수 있는 장점이 있습니다.

Drop-In 필터 시스템

이미지센서에서 Nikon F-mount 백포커스 46.5mm사이에 Drop-In filter 시스템을 장착하여 카메라렌즈를 사용할 경우에도 렌즈분리하지 않고 필터교환을 자유롭게 할 수 있다는 것입니다. 이것은 Narrow band imaging에 매우 유효한 개념입니다. 그리고 Astro D850은 필터홀더에 장착되는 필터(두께 2mm)를 장착한 상태에서 니콘 F마운트의 Backfocus거리인 46.5mm를 유지하도록 설계하였습니다.

전자식셔터

대부분의 DSLR카메라는 기계식 셔터에 의해 정확한 노출시간을 제어하고 있습니다. 이미지센서를 카메라 밖으로 꺼내는 냉각개조의 경우 기계식 셔터가 카메라 속에 위치하기 때문에 이미지센서의 빛을 제어하지 못합니다. 이 경우 Bulb 셔터의 경우를 제외한 일반적인 셔터속도는 유효하게 사용하는것이 불가능합니다.

그러나 D850의 경우 무음셔터 기능이 있습니다. 이것은 전자식 셔터를 이용하여 기계식 셔터의 도움없이 이미지센서의 노출시간을 정확히 제어하는것으로서 기계식 셔터의 기능이 무력화된 Astro D850 카메라에서는 매우 반가운 기능입니다. 이 전자식 셔터를 이용하면 Astro D850에서 모든 셔터속도를 설정하고 촬영할 수 있습니다.

 

하이브리드 냉각 방식

Astro 6D 이래로 이미지센서를 카메라 바디 전면으로 이동시킨 후 밀폐된 방에 냉각모듈을 구성해서 그 외부표면의 히트싱크를 Fan으로 공기를 불어서 냉각하는 Active cooling 냉각방식을 사용하였습니다.

Astro D850은 EXcooler 없이 원통형히트싱크는 Passive Cooling기능을 하고, 배면의 cooling Fan은 Active Cooling을 담당하여 2가지 쿨링방식이 동시에 적용된 하이브리드 쿨링방식을 채택했습니다.

효율적인 Active cooling을 위해 배면에 추가적 히트싱크가공의 하고, 공기의 급배기 흐름을 통제하는 가이드월을 만들어서 냉각성능이 극대화되도록 하였고, 쿨링팬은 현존하는 상용모델중 가장 안정적인 성능,수명이 검증된 녹투아 제품을 사용하여 무진동쿨링을 실현하였으며 전체 카메라의 크기는 작아지고 단순하게 되었습니다. 하지만 냉각성능은  상온-18도(+2C ~-2C)를 확보하였습니다.

 

새로운 CF2 표준 마운트

천체사진용 카메라의 경우 다양한 형태의 광학계와 결합되어 사용되어지기 때문에 마운트의 형태, 규격은 상당히 중요한 의미가 있습니다.
저희는 지금까지 얻는 설계Data를 바탕으로 모든 냉각개조 카메라제품에 공통 적용할 수있도록 표준마운트 규격을 확정하였습니다.

비네팅을 최소화하고, 필터의 추가사용에 편리하게하고, 다양한 광학계와 쉽게 연결가능하게 하며, 견고한 결합이 가능하게 하는것을 목표로하여 설계하였습니다.
이것은 22mm 플랜지백의 APS-C sensor, Full Frame sensor공통규격으로서 카메라쪽 마운트안쪽에 천체사진용 2”(48mm)필터와 52mm filter를 마운트에 장착가능토록할 수 있도록 하여 망원경,렌즈등 선택에 상관없이 항상 내장형으로 필터 사용이 가능토록하였습니다.
M4 무두나사 3개로 본체에 고정된 마운트링은 Field Rotator 기능을 함께 겸하고 있기 때문에 사각형태의 배플이 적용된 카메라 렌즈 사용시에 효과적입니다. 그리고 천체사진 촬영시 쉽게 구도를 변경할 수 있습니다.

USB 5V 2A Power

착탈식 쿨링모듈인 EXcooler를 사용하던 Astro 6D, Astro A7s 의 경우 12V 3A  DC를 주 전원으로 하여 8V를 카메라 바디에 변환 공급하고, 8.5V를 쿨링모듈에 공급하였습니다. 이 경우 12V DC 하나를 사용하여 카메라와 쿨링모듈 양쪽을 구동할 수 있어 편리한 측면이 있습니다. 그러나 해외 원정 촬영등의 경우 12V 납축전지 등을 야외용으로 준비하기에 상당한 어려움이 있습니다.  Astro D850의 경우 개조전 카메라와 동일하게 니콘의 Li-ion 배터리(EN-EL 15a)를 카메라 구동용으로 사용하고, 5V,1.5A를 냉각모듈 구동용으로 사용하도록하였습니다.
이렇게 전원을 두가지로 나누면서 5V 2A 출력을 지원하는 핸드폰용 보조배터리나 USB충전기를 쿨링모듈의 전원으로 사용할 수 있게 되었습니다.

Astro D850의 경우 개조전 카메라와 동일하게 니콘의 Li-ion 배터리(EN-EL 15a)를 카메라 구동용으로 사용하고, 5V,1.5A를 냉각모듈 구동용으로 사용하도록하였습니다.
이렇게 전원을 두가지로 나누면서 5V 2A 출력을 지원하는 핸드폰용 보조배터리나 USB충전기를 쿨링모듈의 전원으로 사용할 수 있게 되었습니다.

더 강력해진 노이즈제거 성능

고도로 집약된 전자부품들로 구성된 카메라 내부공간은 예기치 않는 전기적인 노이즈가 발생할 수 있는 환경입니다. 카메라제조회사에서는 이것을 최소화하기위해 금속박판을 이용하여 만든 쉴트커버 또는 Tape형식의 각종 노이즈방지 처리를 하고 Ground회로 설계에 세심한 노력을 기올이고 있습니다.

Astro D850의 경우 밀폐챔버속에 갖혀있는 CMOS는 노이즈 발생우려가 있는 카메라의 다른 전자부품들과 완전히분리되어 있고, 알미늄합금으로 가공된 밀폐챔버는 매우 훌륭한 전자파 차폐벽을 역할을 하기 때문에 이미지센서가 빛 Data를 신호Data로 전환시킬때 외부 노이즈로부터 영향을 최소화시킬 수 있습니다. 여기에 펠티어소자에 의한 이미지센서의 냉각이 더해져서 획기적으로 노이즈를 줄여줍니다.

아래의 그림은 위의 원본이미지를  포토샵에서 레벨을 조정한 것으로서 냉각개조후 촬영한 Dark Frame은 hot픽셀뿐 아니라 백그라운드 노이즈도 거의 느낄 수 없는  매우 균질한 상태임을 확인할 수 있습니다.

 

Cooled D850 vs Uncooled D850 –  고감도,장노출 사진 테스트


* 개조전 D850, ISO12800, 300초

 

 

* 냉각 D850, ISO12800, 300초

 

 

* ‘A’부분 1:1 확대

 

 

* ‘B’부분 1:1 확대

Astro 5D Mark IV (냉각개조 5D Mark IV)

캐논의 5D 시리즈의 최신 기종인 5D Mark IV를 냉각카메라로 출시하였습니다.

5D Mark IV는 캐논의 신형 이미지센서기술이 적용된 약 3000만화소(픽셀사이즈 5.36μm)의 풀프레임 CMOS센서를 카메라로서 향상된 다이나믹레인지와 새로운 노이즈처리 알고리즘 덕분에 이전 모델인 5D Mark III에 비하여 저조도 촬영시 비약적으로 향상된 이미지 품질을 제공하고 있습니다. 4K 동영상, Bulb time 등 각종 편리한 기능은 추가 되고 무게는 더 가벼워 졌습니다.

저희는 이 카메라에 이전 냉각카메라 모델보다 더 단순하고 가벼워진 Hybrid cooling 개조 방식을 적용하여 콤펙트한 냉각 카메라를 완성하였습니다.

자세히 보기

Astro 80D (냉각 80D) & Astro 200D (냉각 200D)

 

canon의 APS-C sensor 디지털 카메라인 200D, 80D 최신 두 기종을 냉각개조한 천체사진 전용카메라를 출시하게 되었습니다.

두 제품 모두 캐논의 최신 센서기술(On-Chip ADC) 로 적용된 신세대 이미지센서를 장착하고 있어서 이전 기종들과는 차별화된 업그레이드 된 저조도특성과 다이나믹레인지를 가지고 있습니다. 두기종 모두 2400만 화소수와 센서크기는 22.5×15.0mm(80D), 22.3×14.9mm(200D)이며, 픽셀 사이즈는  3.75μm(80D): 3.72μm(200D) 로서 거의 비슷한 조건을 가지고 있습니다.
이 두제품은 센서는 비슷하지만 설계 컨셉은 완전히 달라서 200D는 부품수 줄이고 작고 가벼운 카메라를 만드는데 중점을 두었고,  80D는 최고의 중급카메라라는 원칙에 충실한 표준적인 설계가 적용된 제품이라 할 수 있습니다. 간단한 실예로서, 이미지센서에서 메인보드로의 Data전송케이블의 경우 200D는 일반적인 FPC 케이블을 사용하는 반면, 80D의 경우는 5D Mark IV에 적용된 MCX cable (Micro Coaxial Cable)을 적용하여 보다 충실한 노이즈 대책을 적용하였다는 것입니다.
이처럼 두 제품은 캐논카메라 Hardware 사양은 상이하지만,저희는 두 제품 모두 동일한 Hybrid cooling 개조컨셉을 적용하여  물리적인 냉각개조 특성은 동일합니다.

자세히 보기

Astro D810

Astro D810  (냉각개조 니콘 D810 카메라)

 

소니에서 만든 신형 풀프레임 이미지센서를 채택한 Nikon의  D810은 천체사진 전용으로 발매된 D810A와 더불어 아마추어 천체사진 작가들에게 또다른 가능성을 열어주는 훌륭한 카메라입니다.

자세히 보기

Astro A7s (냉각개조 sony A7s)


소니에서 2014년 발표한 카메라중에서 가장 주목받는 제품이  A7s인데 풀프레임이면서 화소수는 보급형 디지털카메라보다 적은 1200만화소의 카메라로 고감도 사진촬영이 가능하여 iso 409,600, 4K동영상 촬영을 지원하는 카메라입니다.
자세히 보기

Astro 6D (Cooling modified eos 6D)

냉각 6D는 캐논의 보급형 풀프레임 DSLR카메라인 eos 6D의 냉각카메라 개조제품입니다.

지금까지 저희는 카메라 내부에 이미지센서를 둘러싼 냉각모듈을 설치하거나 카메라의 전체 하우징을 제거하고 새로 재배치하는 방법으로 개조를 해왔습니다. 그러나 6D, A7s 의 개조를 진행하면서 다른 새로운 개념을 도입하였습니다.
자세히 보기

CDS-600D II, CDS-600D II Pro


드디어 CDS-600D에 온도컨트롤러와 Drop-In 필터홀더가 추가하여 업그레이드 된 새로운 디자인의 CDS-600D II와 쿨링성능을 더욱 강화시킨 CDS-600D II Pro 를 출시하였습니다.

자세히 보기

CDS-1100D & CDS-600D

 

냉각 시스템 장착
EOS 1100D/EOS 600D

자세히 보기