비점수차는 무엇일까?_Astigmatism

 

▷자이델 5대 수차_ 비점 수차 편◁

 

앞서 구면 수차와 코마수차에 대한 글을 썼었다.

2020/05/18 - [꿀나리의 광학 페이지] - 자이델 5대 수차_코마수차 편

자이델 5대 수차_코마 수차 편

 

오늘은 자이델 5대 수차, 세 번째 순서인 비점 수차를 알아볼 것인데 5대 수차 중에서도 이해하기 힘든 수차에 속했었다.

 

비점 수차가 무엇인지 알아보기 전에 아래 그림을 보면 차이점을 알 수 있다.

normal & Astigmatism

왼쪽이 보통의 경우라면 오른쪽의 경우 Astigmatism, 즉 비점의 경우이다.

(눈에 비점 수차가 일어나는 현상을 난시라고 한다.)

 

 

비점 수차는 간단하게 말하자면

광축에서 수평 단면의 광선이 모이는 점과 수직 단면의 광선이 모이는 점의 위치가 달라서 생기는 이미지 흐림 현상이다.

아래 그림을 보면 생각보다 명확하게 확인이 가능하다.

비점 수차 출처

이해를 돕기 위해 코마수차를 생각해보면,

코마수차의 경우 비축의 한 점에서 나온 빛이 렌즈의 단면에서 굴절력의 차이로 스크린 상에 혜성의 꼬리처럼

길게 맺히는 형상이었다. 

비점 수차는 렌즈의 한 단면과 수직인 면과의 초점 차이로 생기는 현상이다. (렌즈에 표시된 수직 한 두 면을 보면 된다.)

 

이를 이해하고 다음의 그림을 보자.

헷갈릴 수 있는데 빨간색 광선이 Sagittal을 가르킨다.

광축을 품는 평면을 자오면( Tangential plane or meridional plane )이라 하고, 

이 평면에 수직 방향의 평면을 구결면(Sagittal plane)이라 한다.

지금 그림에서는 자오면(T)이 구결면(S)보다 먼저 초점을 맺는다.

자오면과 구결면이 서로 다른 위치에서 초점을 맺으면서 앞쪽에서는 가로 형태의 타원 모양이 초점이 생겼고

뒤쪽에서는 세로 형태의 타원 모양이 초점이 생긴 것을 볼 수 있다.

 

+정리

광축으로부터 떨어져 있는 물점의 상이 렌즈면의 굴절력 차이에 의해상이 한 점에 모이지 않게 되는 비점적인 결상을 이루는 현상이며

광축에서 멀어질수록 심하게 나타난다. 

 

+alpa

두 평면이 함께 오는 곳에서 비점 차이는 0 이 된다.

(EX 광축상에서는 당연히 비점 수차가 없다. )

 

Positive Astigmatism ( 정 비점 수차 )는 T가 S의 왼쪽에 있을 때이며

Negative Astigmatism ( 부 비점 수차 )는 S가 T의 왼쪽에 있을 경우를 말한다.

 

+ 비점 수차 보정 방법

설계 측면에서는 두장의 얇은 렌즈 (Thin lens)를 적당한 간격으로 놓거나 적절한 위치에 Stop을 놓는 방법이 있다.

렌즈 측면에서는 조리개를 닫는 정도로 초점심도를 조절하여 비점 수차를 보정할 수 있지만 완전히 보정하지는 못한다. 

 

자이델 5대 수차_비점 수차 편