반사굴절식 광학계 (Catadioptric System)
쉽게 풀면
렌즈만 쓰는 굴절식 광학계와 거울만 쓰는 반사식 광학계는 각각 장단점이 있습니다. 반사굴절식 광학계는 이 둘을 섞어서 서로의 단점을 보완하는 방식입니다. 예를 들어 거울로 큰 빛을 모으고, 그 뒤에 작은 보정 렌즈를 추가해 상의 왜곡을 줄이는 식입니다. 마치 두 가지 재료를 섞어 각각의 부족한 점을 채우는 요리법과 비슷합니다.
왜 중요한가
반사식만으로는 색수차가 거의 없다는 장점이 있지만 상면이 휘거나 코마 수차가 남는 문제가 있고, 굴절식만으로는 큰 구경을 만들 때 렌즈가 무겁고 색수차 보정이 어려워집니다. 반사굴절식 구조는 이런 문제를 절충하여 상대적으로 작은 크기로도 넓은 시야와 좋은 상 품질을 동시에 얻을 수 있어 천체망원경, 감시 카메라, 프로젝터 렌즈 등에서 널리 활용됩니다. 굴절렌즈만으로는 구경이 커질수록 색수차와 무게가 급격히 늘어나는 반면, 반사굴절 방식은 주경을 반사경으로 구성해 대구경 망원경을 상대적으로 짧은 경통으로 구현할 수 있게 해줍니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
거울 기반 구조에 보정용 렌즈를 결합해 수차를 개선한 설계 사례를 설명하는 문장입니다.
반사 요소를 활용해 광학계의 물리적 길이를 줄이는 접이식 구조의 장점을 언급하는 예문입니다.
조금 더 깊게 보면
대표적인 반사굴절식 구조로는 슈미트-카세그레인식과 마크수토프식이 있으며, 각각 보정판이나 보정렌즈의 형태가 다릅니다. 거울로 빛을 접어 광로를 여러 번 왕복시키기 때문에 같은 초점거리라도 경통의 길이를 짧게 만들 수 있다는 것이 구조적 특징입니다. 반사굴절광학계는 색수차가 없는 반사경에 광학적 굴절력의 대부분을 맡기고, 반사경에서 생기는 구면수차·코마 등은 굴절 보정판으로 보정하는 방식으로, 슈미트-카세그레인이나 마크수토프-카세그레인 망원경이 대표적 예입니다. 슈미트-카세그레인은 구면 주경의 구면수차를 얇은 비구면 보정판으로 상쇄하는 방식이고, 마크수토프-카세그레인은 두꺼운 구면 메니스커스 보정렌즈를 사용해 제작이 단순한 대신 무게가 늘어나는 트레이드오프를 가집니다.
주의할 점
거울과 렌즈를 함께 쓰는 만큼 제작과 정렬(얼라인먼트)이 순수 굴절식이나 반사식보다 복잡해질 수 있으며, 중앙을 가리는 부보조경 등의 구조로 인해 일부 빛이 차단되는 효과가 발생할 수 있습니다.