코마수차 (Coma Aberration)
한 줄 정의: 광축에서 벗어난 지점에서 입사한 빛이 렌즈를 통과할 때 한 점으로 모이지 못하고 혜성 꼬리 모양으로 번져 상이 비대칭적으로 흐려지는 수차입니다.
쉽게 풀면
렌즈 정중앙을 통과하는 빛은 깔끔하게 한 점에 모이지만, 렌즈 가장자리 쪽으로 비스듬히 들어오는 빛은 그렇지 못한 경우가 있습니다. 이때 상이 동그란 점이 아니라 마치 혜성처럼 꼬리를 끄는 듯한 비대칭적인 모양으로 번지는 현상을 코마수차라고 부릅니다. 사진에서 화면 가장자리의 별빛이 점이 아니라 부채꼴로 퍼져 보이는 것이 대표적인 예입니다. 이름 자체가 혜성을 뜻하는 코마에서 왔습니다.
왜 중요한가
코마수차는 화면 주변부의 상 품질을 크게 떨어뜨리기 때문에 광각 렌즈나 대구경 망원경을 설계하는 논문에서 반드시 보정 대상으로 다뤄집니다. 특히 밝은 별이나 점광원을 다루는 천체 관측 장비에서는 코마수차가 관측 정밀도에 직접적인 영향을 줍니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"비구면 렌즈를 도입하여 화각 주변부의 코마수차를 효과적으로 저감하였다."
렌즈 형상을 바꾸는 방식으로 코마수차를 줄인 설계 개선 사례를 보여주는 예문입니다.
"측정된 점 확산 함수의 비대칭성으로부터 코마수차의 크기를 정량화하였다."
점광원의 상이 얼마나 비대칭적으로 번지는지를 분석해 코마수차를 측정한 예문입니다.
조금 더 깊게 보면
코마수차는 자이델 수차 중 하나로, 광축으로부터의 거리와 렌즈 조리개 위치에 따라 그 크기가 달라지는 것으로 알려져 있습니다. 여러 개의 렌즈를 조합하거나 비구면 렌즈, 조리개 위치 조정 등을 통해 코마수차를 줄이는 설계 기법이 널리 쓰입니다.
주의할 점
코마수차는 구면수차와 달리 광축에서 벗어난 위치에서만 나타나고 방향에 따라 비대칭적으로 나타나므로, 화면 중심부만 보고 렌즈 품질을 판단하면 놓치기 쉽습니다.