구면수차는 렌즈 표면이 구형이어서 중심부를 통과한 빛과 주변부를 통과한 빛이 서로 다른 위치에 초점을 맺는 현상이다. 이로 인해 이상적으로 한 점에 모여야 할 빛이 퍼져서 이미지가 흐려지는 결과가 나타난다. 자료에서는 중심과 가장자리의 초점 위치 차이를 구면수차의 핵심 메커니즘으로 설명한다.
렌즈 내부나 표면에서 강한 빛이 다중 반사되면 화상에 원치 않는 광채나 조리개 모양의 무늬가 생길 수 있다. 이런 현상을 플레어(Flare)라고 정의하며, 내부 반사로 특정 위치에 희미한 상이 맺히는 경우는 고스트 이미지라 부른다. 플레어와 고스트 이미지는 화질을 저하시켜 아웃포커스처럼 보이게 할 수 있다.
이미지 서클은 렌즈가 센서나 필름 위에 만드는 둥근 상의 지름을 의미한다. 이미지 서클이 센서보다 작으면 모서리 어두움(vignetting)이 발생할 수 있으므로 이미지 서클과 센서 크기의 관계가 광학적 완성도에 영향을 준다.
초점거리는 렌즈가 무한대의 피사체를 초점할 때 렌즈의 제2주점에서 필름면(센서면)까지의 직선 거리를 의미한다. 초점거리의 정의는 렌즈의 광학적 성능과 이미지 형성의 기초가 되므로 초점 관련 문제를 풀 때 주점과 필름면 사이의 직선 거리를 기준으로 삼아야 한다.
예제
렌즈 문제에서 중심과 주변부의 초점 위치 차이를 묻는 지문이 있으면 구면수차를 정답으로 선택한다. 강한 광원이 화면 내에 있어 렌즈 내부 반사로 원형의 빛무늬나 조리개 모양이 생겼다면 플레어나 고스트 이미지가 원인이라고 판단한다. 센서 모서리가 어두워지는 현상에는 이미지 서클이 작은 것이 원인으로 작용한다.
대표 기출 3문항
강한 빛이 렌즈에 닿으면 여러 렌즈에서 서로 반사하여 필름에 점 또는 조리개 무늬를 만들기도 하여 화상을 이 중으로 해친다. 이를 무엇이라 하는가?
포그(fog)
할레이션(halation)
플레어(flare)
선예도
정답과 해설 보기
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?
색수차
구면수차
만곡수차
코마수차
정답과 해설 보기
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?
색수차
원수차
구면수차
복합수차
정답과 해설 보기
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.