지난 번에 NX mini의 렌즈 마운트를 역설계 하였던 글을 올렸습니다.
역설계를 하였으니, 이용해 봐야 겠죠. ㅎㅎㅎㅎ
주말을 이용해, 세계 최초로 (제가 아는 한…) M42 스크루 렌즈용 NX mini 스피드 부스터를 제작해보려고 합니다. (이미 제작 중이지만요. ㅎㅎㅎ)
1. 자작에 들어가며…………
얼마전에 렌즈를 각개로 판매하는 Edmunds Optics에서 신춘 창고 대방출 세일이 있어서, 렌즈 몇알을 헐값에 구매했습니다.
그중에 하나가 아래에 보이는 더블컨벡스 콘덴서 렌즈입니다. 제가 광학은 잘 모르는데, 한국말로 하자면 양면 볼록 압축렌즈라고 하면 될라나 싶습니다.
유효 초점거리는 36mm 짜리이고, 렌즈 직경은 35mm 짜리인 볼록렌즈입니다. 렌즈 주변부의 두께는 5mm… 렌즈가 가장 두꺼운 가운데가 13mm 인 도톰한 렌즈알입니다.
아시다시피 스피드 부스터의 원리는 어댑터 내부에 초점거리를 줄여줄 볼록렌즈군이 들어가게 됩니다. 여기에 적당한 초점거리의 렌즈군을 집어넣어서 FF 렌즈에서 들어보는 모든 빛을 크롭하지 않고 더 작은 센서로 온전히 보내주는 역할을 하도록 한 것이 스피드 부스터의 원리입니다. 흔히 Focal Reducer라는 것으로 오래전 부터 천체망원경 같은데서도 많이 사용했습니다.
빛을 모아주기 때문에 빛의 밀도는 더욱 높아지고, 그래서 셔속까지 올릴 수 있는… 그런 솔루션입니다.
이미 많은 동민님들이 아시다시피, NX 마운트 같은 경우는 플렌지 백 거리가 25.5mm 로 경쟁사 미러리스 (마포 20mm, 소니 E 마운트: 18mm, 후지 17.8mm (???)) 보다 꽤 길어서, 메타본즈에서도 광학적 설계의 어려움을 들어 NX용으론 스피드 부스터가 출시되지 않고 있
습니다.
다만, NX mini의 경우 측정해본 결과, 플렌지 백은 약 4mm ~ 5mm 정도를 갖기 때문에, 기존 필카 마운트의 렌즈를 만드는 어댑터를 사용하게 되면 어댑터 내부에 아주 널널~~한 공간이 확보되기 때문에, 뭔가를 넣기도 수월합니다.
NX mini 마운트를 역설계 했기 때문에, 뭐 수동렌즈 어댑터를 만드는 거야 아주 쉬운일이긴 합니다만, 1″ 판형 센서의 경우 크롭비율이 1:2.7 에 달하기 때문에, 50mm 표준화각 렌즈라도, NX mini에선 135mm의 꽤 높은 망원이 되기 때문에 효용성 측면에서 그다지 좋지는 않습니다.
M42 마운트를 선택한 이유는 크게 다른 이유는 없고, 아주 오래전에서 제가 이베이에서 구입한 50mm/F1.6 렌즈가 있는데다, 마운트의 구조 자체가 아주 간단합니다. 나사로된 마운트를 돌려끼우는 방식이기 때문에 복잡한 스프링이나, 렌즈 고정 장치 등이 없습니다.
2. 광학 설계
저는 광학에 문외한인 탓에 볼록렌즈를 넣으면 초점거리가 더 짧아진다는 것 밖에 모르는지라… 혹시 렌즈 설계 소프트웨어가 있나 싶어 뒤져보니, WinLens3D라는 소프트웨어의 경우 Basic 버젼은 무료로 사용할 수 있기 때문에 한번 깔아서 사용해 봤습니다.
가지고 있는 M42 렌즈에 앞서 소개한 볼록렌즈를 넣을 경우 원래 렌즈의 이미지 보다 크기가 약 절반정도로 줄어드는 것을 확인했습니다.
1″ 센서에 딱 맞추진 못할 것 같지만, 대충 1:1.2에서 1:1.3 크롭비로 맟출 수 있지 않을까???? 하는 추측을 해봤습니다.
이게 만일 성공한다면, 좀더 초점거리가 짧은 렌즈를 이용한다면 크롭비를 1:1에 가깝게 맞출 수 있을 것으로 사료됩니다.
M42 마운트의 플렌지 백 거리는 45.5mm 입니다. 즉 필름면과 마운트와의 거리가 45.5mm 라는 것이죠.
이 접근법이 너무도 엉성한 것이라, 렌즈 개발 전문가님들이 보시면 웃으시겠지만, 그냥 생각으로 45.5mm 초점거리의 렌즈가 있다고 가정하였을 때, 이 사이에 초점거리 35mm 렌즈를 넣었을 경우, 그 위치에 따라 상이 맺히는 위치가 어떻게 변하느냐는 것에 알아봤습니다.
아래가 이 내용으로 시뮬레이션을 돌려본 결과입니다.
시뮬레이션을 돌려보면 볼록렌즈가 렌즈가 가깝게 붙일 수록 전체적인 광학시스템의 거리가 좁아집니다. 볼록렌즈가 렌즈에서 멀리 떨어지면 상이 맺히는 거리가 조금씩 더 멀어집니다. 볼록렌즈를 렌즈에 바짝 붙이면 어댑터의 두께를 줄일 수 있으므로 유리하겠지만, M42 마운트의 두께와 렌즈 하부에 돌출 부분도 있어서 마냥 바짝 붙을 수는 없습니다.
위의 표에도 있듯이 마운트 부에서 12mm 떨어진 곳에 렌즈를 위치시킨 상태로 13mm의 볼록 렌즈가 위치하고, 그 뒤로 이미지는 11.35mm 위치에 맺히는 것으로 시뮬레이션 결과가 나왔습니다.
3. 디자인
그럼 NX mini의 플렌지 백이 4mm~5mm 정도 되기 때문에 앞의 시뮬레이션에서 나온 값에서 이를 빼게 되면, 전체 어댑터 두께는 12mm + 13mm + 11.35mm – 5mm 로, 전체 어댑터 두께가 나옵니다.
이걸 기반으로 어댑터를 디자인해봤습니다.
그리고, 어댑터 자체가 여러가지 이유로 오차가 발생할 수도 있고, 제가 잘못 측정한 것일 수도 있습니다. 이럴 경우를 대비해 내부 렌즈알의 위치를 변경할 수 있는 방안을 강구했습니다. 경통 내부를 나사산으로 만들고, 35mm 볼록렌즈를 그 나사산을 따라 움직일 수 있도록 했습니다. 이 방법을 통하면 어느정도의 오차는 보상이 가능하지 않을까하고 기대를 해봅니다.
그리고, NX mini 렌즈 마운트 측은 렌즈 없음 문제를 해결하기 위해, 핀 9번과 11번만 이용할 수 있도록 디자인 했습니다. 이 두개의 핀은 지름 2mm 황동막대를 이용할 것이고, 이 두 핀은 471옴의 저항으로 직렬 연결할 것입니다.
그리고, M42렌즈를 연결하기 위한 마운트는 이미 공개되어 잘알려져 있는 사양입니다. M42 스크루 마운트는 마운트 내부에 나사로 되어 있습니다. 내경 41mm, 외경 42mm로 되어있습니다. 나사산은 삼각형 구조이고, 각 나사산의 피치는 1mm 입니다.
자 이를 바탕으로 대여섯시간동안 열심히 만든 결과물이 아래입니다.
아래는 어댑터는 전면부에서 바라본 부품들입니다. M42 마운트의 나사산 구조이고, 경통 내부로 들어갈 렌즈 어셈블리가 있고, 렌즈 홀더 외부는 나사산이 파여져 있어서 경통 내부의 나사산과 맞물려 위치를 조절할 수 있도록 되어져 있습니다.
아래는 어댑터의 뒷부분입니다. NX mini의 렌즈 마운트와 핀 9번, 11번만 연결 가능하도록 설계가 되어있고, 마운트 뒷부분에 471 옴의 저항으로 연결할 것입니다.
아래는 조립했을 경우 어댑터의 단면도입니다.
완성되었을 때의 전체적인 외관입니다.
나사와 렌즈알, 황동 접점을 제외한 모든 부품은 3D 프린터를 이용하여 제작합니다.
이미 제작 중에 있는 상태로 앞으로 4시간 후에는 모든 부품이 완성될 예정입니다.
렌즈어셈블리나, 나사산의 맞물리는 부분이 너무 꽉맞아 작동하지 않는 경우를 제외한다면, 제작하는데, 크게 어려움은 없을 것 같은데….
더 중요한 것은 이게 생각대로 작동을 할 것이냐가 더 문제죠. ㅎㅎㅎㅎ