비점수차 (Astigmatism (Optical Aberration))

한 줄 정의: 광축에서 벗어난 점에서 온 빛이 방향에 따라 서로 다른 위치에 초점을 맺어 한 점으로 모이지 않는 수차입니다.

쉽게 풀면

렌즈 가장자리 쪽 물체에서 온 빛을 보면, 세로 방향 광선과 가로 방향 광선이 서로 다른 거리에서 초점을 맺습니다. 그래서 어느 위치에 화면을 두어도 점이 아니라 짧은 선이나 타원으로 보입니다. 이것이 광학계의 비점수차입니다.

왜 중요한가

넓은 화각 카메라, 망원경, 레이저 빔 전달계, 현미경 대물렌즈 성능을 평가할 때 반드시 확인하는 주요 수차입니다. 파면 측정 결과를 제르니케 다항식으로 분해할 때도 대표 항목으로 등장합니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"주변 시야에서 자오면과 구결면 초점 위치 차이가 0.12 mm로 나타나 비점수차가 MTF 저하의 주원인으로 확인되었다."

두 방향 초점의 어긋남이 커서 이미지 선명도가 떨어졌음을 수치로 보인 문장입니다.

조금 더 깊게 보면

자오면(tangential) 광선과 구결면(sagittal) 광선의 초점면이 달라지는 현상으로, 두 초점 사이 중간 위치에서 가장 작은 원형 흐림(최소 착란원)이 생깁니다. 자이델 3차 수차 가운데 하나이며, 상면만곡과 밀접하게 연결되어 함께 보정됩니다. 원통형 표면이나 기울어진 광학소자처럼 광축 위에서도 비대칭이 있으면 축상 비점수차가 생길 수 있습니다.

주의할 점

사람 눈의 난시(각막 비대칭)와 영어 이름이 같지만 원인과 맥락이 다르므로 구분해야 합니다. 자이델 수차 항목이 다섯 가지 수차 전체를 묶어 다룬다면, 이 항목은 그중 방향별 초점 차이 하나를 자세히 다룹니다.