코마수차 이해하기 (Coma Aberration)

천체 사진을 찍었을 때 이미지 가장자리의 별들이 마치 긴 꼬리를 가진 듯한 형태를 종종 보게 되는데 이를 '코마수차'라고 합니다. 이는 광학 수차의 일종으로, 그 형태가 마치 혜성(영어로는 'coma')처럼 보인다고 해서 '코마수차' 또는 '혜성형 수차'라고 합니다. 오늘은 코마수차의 원인과 해결 또는 완화하는 방법에 대해서 알아보겠습니다.

 

 

코마수차란 무엇인가요?

 

그림 a, 코마수차의 원인

"코마수차"는 그림 a와 같이 광축을 벗어난 한 점에서 시작한 빛이 렌즈를 통과할 때의 위치에 따라서 배율이 다른 이유로(또는 굴절률이 다르기 때문에) 초점면에서 한 점으로 만나지 못하고 피사체가 잔상처럼 맺히게 되어서 꼬리가 긴 혜성처럼 보이는 것을 말합니다. 이는 망원경, 현미경 그리고 안경에 이르기까지 확인 가능한 일반적인 광학 수차입니다.

 

코마수차는 빛의 시작점이 광축에서 멀어질수록 심해지기 때문에 그것의 결과물인 이미지에서도 가장자리로 갈수록 두드러져 보입니다. 또한 언뜻 보기에는 코마수차와 구면수차와 비슷해서 흔히들 혼동하게 되지만 코마수차는 광축을 벗어난 한 점(비축물체점)에서 진행해 온 빛에서 생겨난 것이고 구면 수차는 광축에서 출발한 빛(광축물체점) 생겨난 수차라는 차이가 있습니다.

 

또한 수차 문제가 발생했을때 이에 대한 원인 파악이 잘못되면 올바른 대처를 하기 힘듭니다. 따라서 자이델 5대수차 중 하나인 상면만곡과 코마수차와의 차이점도 반드시 이해해야 합니다. 

 

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렌즈 제조사들은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 렌즈 가장자리의 곡률을 변형시킨 비싼 비구면 렌즈를 이용합니다. 그래서 비싼 렌즈들이 좋습니다.

 

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코마수차의 원인

• 렌즈 디자인:
  • 코마는 단순한 디자인의 렌즈나 이 수차를 특별히 보정하지 않은 렌즈(저가렌즈)에서 더 두드러지게 나타납니다.
• F/number:
  • 조리개 수치가 낮을수록(예: f/1.4 또는 f/1.8) 코마수차는 심해지는 경향이 있습니다.
• 광축을 벗어났을 때:
  • 렌즈의 중심을 벗어난(광축에서 벗어난) 빛이 렌즈에 닿으면 코마가 발생하기 쉽습니다.

 

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사진에 미치는 영향

코마수차는 발생하는 순간 수정할 수 있는 방법이 거의 없습니다.

 

• 천체 사진:
  • 코마수차는 천체 사진가들에게 특히 문제가 됩니다. 점 광원인 별을 촬영할 때, 특히 광각 렌즈에서 두드러집니다.
• 야경:
  • 야간에 촬영한 도시 풍경 사진에서는 코마로 인해 빛이 혜성처럼 보일 수 있어 이미지의 선명도와 선명도가 떨어질 수 있습니다.

 

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코마수차 해결방법

• 렌즈 선택:
  • 최근에 출시되는 렌즈의 경우 코마수차를 현상을 최소화하거나 제거하도록 설계되었습니다. 이러한 렌즈는 "아포크로매틱" 또는 "비구면 렌즈"이라는 수식어가 붙어 있고 비쌉니다.
• 조리개 수치 조정:
  • 렌즈 조리개를 조여서(더 높은 f/Number 사용) 코마 현상을 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 만약 코마가 확인되면 조리개를 f/1.4에서 f/2.8로 조정해 보세요.
• 후보정:
  • 일부 소프트웨어는 코마를 포함한 렌즈 수차를 보정할 수 있지만 결과는 미미할 수 있습니다.