색지움렌즈 (Achromatic Lens)
쉽게 풀면
서로 다른 유리 렌즈 두 장을 붙여서 색이 번지는 현상을 줄인 렌즈입니다.
왜 중요한가
굴절망원경에서 색수차를 줄이지 않으면 밝은 별 주위에 보라색 테두리가 생겨 이중성 분해나 행성 표면 관측이 어려워집니다. 아크로매트는 크라운과 플린트 유리를 짝지어 두 파장의 초점을 맞춘 것으로, 19세기 대형 굴절망원경과 오늘날 보급형 굴절망원경의 표준 설계입니다. 사진 촬영보다 안시 관측에서 비용 대비 효과가 커 입문용 장비에 널리 쓰입니다. 단일 렌즈만 쓰던 초기 굴절망원경이 겪던 심각한 색번짐 문제를 실용적인 수준까지 줄여 주었다는 점에서, 아크로매트의 등장은 굴절망원경이 관측 기기로서 본격적으로 자리 잡는 데 결정적인 전환점이 되었다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
색지움렌즈가 두 가지 색의 초점은 정확히 맞추지만 나머지 색은 완벽히 맞추지 못해 약간의 색번짐이 남을 수 있다는 광학적 한계를 설명한다.
렌즈 장수를 늘려 세 가지 색의 초점을 맞추면 색지움렌즈의 남은 색번짐 문제를 더 개선할 수 있다는 비교 결과입니다.
조금 더 깊게 보면
아크로매트는 두 파장만 일치시키므로 나머지 파장에서는 잔류 색수차가 남고, 이를 2차 스펙트럼이라 부릅니다. 초점비를 길게 하면 잔류 색수차가 눈에 덜 띄어 옛 굴절망원경이 매우 길었던 것도 이 때문입니다. 세 파장을 맞춘 아포크로매트와 혼동되기 쉬운데, 두 설계의 차이는 유리 종류와 가격뿐 아니라 사진 관측에서의 별상 품질 차이로 이어집니다. 아크로매트는 두 가지 파장에서만 초점을 정확히 일치시키므로 나머지 파장에서는 여전히 잔류 색수차가 남는데, 이를 흔히 2차 스펙트럼이라 부르며 초점비를 길게 설계할수록 이 잔류 색수차가 눈에 덜 띄게 되어 과거의 대형 굴절망원경들이 매우 긴 경통을 가졌던 이유이기도 합니다. 세 가지 이상의 파장을 동시에 맞추는 아포크로매트와는 사용하는 유리 종류와 가격뿐 아니라 실제 촬영에서 드러나는 별상의 품질 차이로 구분됩니다.
주의할 점
색지움렌즈는 색수차를 완전히 없애는 것이 아니라 상당히 줄이는 수준이며, 완전한 제거를 위해서는 아포크로마트 렌즈가 필요하다.