[광학현미경] coma 수차, 상면만곡

목차

Coma 수차
상면만곡

본문내용

지의 변형으로서 표시 comatic 이미지의 화살 부분이다.
상면만곡
렌즈나 거울이 빛을 모아 초점을 만드는 것은 시야의 중심에서는 어렵지 않으나, 시야의 주변부로 갈수록 어려운데 여기에는 앞서 설명한 코마수차와 비점수차의 역할과 함께 이 상면만곡이 개입을 하게 된다. 상면만곡은 다음과 같이 정의할 수 있다.
"렌즈나 거울에 의하여 상이 형성되는 면이 평면이 아닌 곡면인 현상"
렌즈나 거울에 의하여 상이 형성되는 면이 평면이 되기는 매우 어렵다. 하지만 필름이나 CCD (CMOS)등은 평면이므로, 찍은 사진에서 시야의 주변부로 갈수록 초점이 맞지 않는 현상이 나타날 수밖에 없다.
이를 아래 그림으로 이해해 보자.
제아무리 다른 수차가 완벽하게 보정된 광학계라고 하더라도 (물론 그런 광학계는 아예 존재하지 않지만), 그 완벽한 상이 맺는 상면이 곡면인 경우 평면의 필름이나 CCD로 찍으면 상면만곡 수차를 피해갈 수 없다.
하지만 완벽하게 수차가 보정된 광학계란 존재하지 않는 관계로, 상면만곡의 효과는 그것이 상면만곡 때문인지 혹은 주변부에서 나타나는 다른 코마수차나 비점수차로 인한 효과인지 실제로는 구분이 불가능하다. 이 세 가지 수차는 광학계 주변에서 상을 망가뜨리는 주요 요인이다.
하지만 상면만곡은 상면을 평탄하게 펴주는 보정렌즈를 사용하여 보정할 수 있는데, 이를 'Field Flattner'라고 부른다. 또한 상면이 평탄하게 펴진 망원경 혹은 광학계를 'Petzval (펫츠발)' 광학계라고 부른다. 물론, 이 펫츠발 광학계라고 완벽할 리는 없다. 얻는 것이 있으면 잃는 것도 있는 법, 주변부 상을 보정하기 위해 Field Flattner를 추가한 광학계는 대개 그 대가로 중심상이 약간 나빠진다.
대개의 카메라용 렌즈는 6~8장 혹은 그 이상의 렌즈를 사용하여 설계되어 있으며, 사진용이므로 당연히 펫츠발 설계가 되어 있다. 반면 천체망원경의 경우는 그 용도가 다르다.
사람이 망원경으로 천체를 관측할 경우, 사람의 눈은 어느 정도 자체적으로 초점을 변경할 수 있어서 약간의 상면만곡은 큰 문제가 되지 않는다. 따라서 사진을 찍을 목적이 아니라면 중심상을 대가로 치르고 주변상을 얻기 위해 펫츠발 설계가 된 망원경을 고를 필요가 없다.
하지만 사진을 찍을 목적인 경우, 펫츠발 설계는 매우 중요하다. 행성의 고배율 확대촬영이 아닌 대부분의 경우, 펫츠발 설계가 된 망원경은 그렇지 않은 경우에 비하여 천체사진에서 월등하다고 볼 수 있다.
아마추어용 천체망원경은 보통 사진용 경통을 따로 파는 경우가 드물다. 대부분의 경통은 굴절, 반사 구분없이 접안렌즈를 끼우고 눈으로 보는 용도로 팔고 있다. 하지만 여기서 시야를 넓게 하기 위한 '리듀서'나 혹은 뉴턴식 경통의 경우 코마수차를 보정하기 위한 코마콜렉터를 추가악세사리로 취급하여 파는 경우가 있는데, 대부분 이런 추가 광학계에 상면을 어느정도 펴 주는 Field Flattener의 기능을 포함하고 있다. 눈으로 즐길 아마추어가 리듀서나 코마콜렉터가 필요한 경우는 거의 없기 때문이다.

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