수차에 관하여

수차에 관하여 

 

사람들에게 간혹 영상에 빛이 있어 보이거나, 일그러져 보인 것을 경험한 적이 있었는지 물어본다면, 대부분 "네"라고 답을 할 것이다. 이런 현상을 바로 수차라고 한다.

수차란 렌즈나 광학계에서 상을 맺을 때 한 점에서 나온 빛이 광학계를 지난 다음 한 점에 모이지 않아 영상이 빛이 있어 보이거나, 일그러지는 현상이다. 다시 말해 상이 뒤틀림을 수차라고 표현한다.

수차는 크게 여섯가지로 자이델의 5차수와 나머지 색수차로 나눠진다.

먼저 5대 수차란 동공이 크게 되는 저조명 하에 눈부심을 느낀다는 정도이고, 평상시에는 쉽게 느끼기 힘든 현상이다.

좀 더 쉽게 설명하기 위해 카메라 렌즈 현상에 빗대서 이야기 보도록 하겠다.

구면수차란 망막에 중심과 주변부, 중앙 세 부분의 상이 일치하지 않는 굴절현상을 말한다. 이 같은 경우에 주변으로 빛이 번지는 것 처럼 보이게 된다.

코마수차는 망막에 파도모양으로 상이 맺히는 굴절현상이다. 렌즈의 광축에 대해 비스듬하게 들어온 빛이 작은 원이 연속적으로 겹친 것처럼 초점을 만드는 현상을 말하는 것이다.

비점수차는 점이 점으로 보이지 않고, 주변부가 타원형으로 흐려보이는 굴절현상으로 외부로부터 압력에 불균형이 생기게 되면 렌즈가 완전한 구면으로 되어 있지 않고, 약간 원통형으로 되어있다.

이 때문에 렌즈 광축에 비스듬하게 경사진 방향의 한 점에서 나온 빛이 렌즈를 통과한 후 2개의 다른 위치에서 서로 수직을 이루는 선으로 보이게 되는 것이다.

상면 만곡수차 피사체는 직선인데 반해 렌즈의 중심부와 주변부의 초점이 맺히는 지점이 달라 생기는 것으로, ㅊ점면이 곡면을 이루는 결과로 나타나는 수차이다.

마지막으로 왜곡수차란 위 사진처럼 피사체의 직선 부분이 휘어져 보이는 현상인데, 왜곡수차를 극대화시킨 카메라의 경우 위 사진처럼 보이게 된다. 사물이 올바르지 않고, 둥글게 휘어 보이는 현상이 바로 왜곡수차다.

눈의 경우 눈동자가 작을 때 상이 뚜렷하게 보이는데, 이는 눈의 중심 부분을 통과하는 빛만이 눈으로 통과해 구면수차와 색수차의 차가 가장 작기 때문이다. 또한 빛이 렌즈의 중심부분에서 가장 작게 굴절하기 때문에 선명한 상을 맺기 위한 초점 조절을 조금만 해도 된다.