개념 한 쪽
렌즈는 빛을 모아 상을 맺는 역할을 하지만 완전하지 않은 결상 현상이 생긴다. 이러한 결상 오류를 통틀어 수차라 부르며 종류별로 발생 원인과 나타나는 영상 형태가 다르다. 수차의 기본 정의와 서로를 구분하는 키워드를 정확히 익히는 것이 핵심이다.
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출제기준 단원 「렌즈의 수차」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 구면수차 정의 식별 | 1 | 중심과 주변부의 초점 위치 차이를 보고 구면수차를 고르는 능력을 묻는다 |
| 수차 유형 구분 | 1 | 평면이 곡면으로 맺히는 현상을 보고 상면 만곡을 판별하는 능력을 묻는다 |
| 렌즈 내부 반사 현상 판별 | 1 | 강한 빛에 의한 내부 반사로 생기는 화상 손상 현상을 플레어로 식별하는 능력을 묻는다 |
구면수차는 렌즈 표면의 곡률 때문에 발생하는 수차로서 렌즈 중심부를 통과한 빛과 주변부를 통과한 빛의 초점 위치가 달라져 한 점에 모이지 않는 현상이다. 이로 인해 상이 흐려지거나 선예도가 떨어지는 현상이 나타난다. 자료에 제시된 여러 문항은 '중심과 가장자리의 초점 차이'를 구면수차의 핵심 키워드로 제시한다.
상면 만곡은 평면인 피사체가 렌즈를 통과한 뒤 곡면 형태로 상이 맺히는 현상이다. 즉 화면 중앙은 선명하지만 가장자리가 흐려지거나 곡률을 띤 상면이 형성되는 문제가 발생한다. 자료는 상면 만곡을 '평면 피사체가 구면 상으로 맺히는 현상'으로 설명한다.
비점 수차는 광축에 비스듬히 입사한 광선의 방향별 초점 차이에 의해 발생하는 현상으로, 수직 방향 성분과 접선 방향 성분의 초점 위치가 달라 이미지가 찌그러지거나 형태가 변형되어 보이는 현상으로 정의한다. 자료는 비점 수차 설명을 통해 상면 만곡과 비점 수차를 혼동하지 말 것을 강조한다.
이미지 서클은 렌즈가 형성하는 둥근 초점 면의 지름을 의미하며 센서 크기보다 작으면 비네팅이 발생한다고 설명한다. 또한 플레어는 강한 빛이 렌즈 표면이나 내부에서 다중 반사되어 화상을 해치는 현상으로 정의한다.
빛의 직진성은 카메라 옵스큐라에서 역상이 맺히는 근본 원리로 제시되며, 산란은 거친 표면에서 빛이 여러 방향으로 분산되는 현상으로 구분된다. 자료 전반은 수차와 기타 광학 현상을 정의별로 구분하는 학습법을 권장한다.
문항 유형은 주로 수차의 원인과 현상 매칭을 묻는다. 예를 들어 '렌즈 중심과 주변부의 초점 위치 차이'라는 서술이 주어지면 구면수차를 정답으로 고르게 된다. 또 '평면 피사체가 곡면 상으로 맺힌다'는 서술이 나오면 상면 만곡을 선택해야 한다. 강한 빛이 렌즈 내부에서 반사되어 원형 고스트나 조리개 무늬가 생기는 서술은 플레어에 해당한다고 판단한다.
강한 빛이 렌즈에 닿으면 여러 렌즈에서 서로 반사하여 필름에 점 또는 조리개 무늬를 만들기도 하여 화상을 이 중으로 해친다. 이를 무엇이라 하는가?
정답 ③ · 강한 빛이 렌즈 표면이나 렌즈 내부에서 여러 차례 반사되어 필름면에 닿으면, 화상에 흐릿한 원형의 광채나 조리개 모양의 무늬를 만들어 화질을 떨어뜨리게 됩니다. 이러한 현상을 플레어(Flare)라고 합니다.
강한 빛이 렌즈 내부에서 반사되어 화상을 해치는 현상을 플레어(Flare)라고 한다.
렌즈의 중심부로 입사된 빛과 주변으로 입사된 빛이 한곳에 모이지 않는 현상 때문에 생기는 수차는?
정답 ② · 렌즈의 수차 중 구면수차(Spherical Aberration)는 렌즈의 표면이 구형인 때문에 발생합니다. 렌즈의 중심부를 통과하는 빛과 주변부(가장자리)를 통과하는 빛이 굴절률의 차이로 인해 초점면 정확히 한 점에 모이지 못하고 초점이 흐려지는 현상입니다.
렌즈 중심부와 주변부 빛의 초점 불일치로 인한 수차는 구면수차이다.
렌즈의 광축에 평행한 광선이 입사했을 때 렌즈의 광축과 가까운 곳에서 입사한 광선과 광축에서 떨어진 곳에서 입사한 광선이 서로 초점을 맺는 위치가 다르기 때문에 생기는 수치는?
정답 ③ · 렌즈의 광축에 평행한 광선이 입사할 때, 렌즈의 중심(광축 근처)을 통과하는 광선과 가장자리(광축에서 먼 곳)를 통과하는 광선이 굴절률의 차이로 인해 서로 다른 위치에 초점을 맺는 현상을 구면수차라고 합니다. 이는 렌즈 표면이 구형이기 때문에 발생하는 기하학적 오차로, 조리개를 조여주면 현상을 줄일 수 있습니다.
렌즈 구면의 곡률로 인해 광축 근방과 외곽 광선의 초점 위치가 달라지는 현상을 구면수차라 한다.
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