반사굴절식 광학계 (Catadioptric System)
한 줄 정의: 굴절(렌즈)과 반사(거울) 요소를 함께 사용하여 빛을 결상시키는 광학계를 말합니다.
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.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"제안된 반사굴절식 광학계는 슈미트 보정판을 추가하여 구면수차를 효과적으로 줄였다."
거울 기반 구조에 보정용 렌즈를 결합해 수차를 개선한 설계 사례를 설명하는 문장입니다.
"소형 반사굴절식 렌즈를 이용해 장초점 렌즈 시스템의 전체 길이를 크게 줄였다."
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.
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.