2000년의 난제 "구면수차 해결" 방법이 나왔다?

수차란?

수차는 점 물체에서 나온 여럭 가닥읜 광선이 결상광학계를 지나 상을 만들때 그 광선 모두가상점에 모이지 못하고 일분가 벗어나는 현상입니다. 수차가 있으면 점 물체의 상이 점이 아닌 옆으로 번진 흐릿한 모양이 되므로 상의 품질이 나빠집니다. 광선의 색깔이 달라서 생기는 수차를 색수차, 색깔이 같은 광선이 광학계에 들어올때의 위치나 방향이 달라서 생기는 수차를 단색수차라고 합니다. 단색 수차에는 구면수차. 비점수차, 왜곡수차, 상면만곡이 있습니다 . 수차들은 안경렌즈의 기본적인 기능인 결상을 방해하여 안경렌즈가 뚜렷하게 상을 보지 못하게하는 주 원인입니다.

 

구면수차란 Spherical aberration?

빛을 모으려면 렌즈가 필요합니다. 렌즈는 한점을 중심으로 원을 그리는 곡면으로 이루어져있습니다. 하지만 정확히 한점로 모이지 못해 주변으로 갈수록 안으로 모이는 현상이 만들어지는 문제점이 생기게 됩니다. 이것을 구면수차라고 합니다.

 1. 구면수차가 생기는 원인?

     렌즈의 굴절면과 거울의 반사면은 주로 구면으로 만드는데 그 이유는 제작하기 쉬우며 제작비가 덜 들기 때문입니

     다. 그 결과 렌즈나 거울에 들어오는 광선이 광축에서 멀어질수록 굴절 또는 반사되는 광선이 꺽이는 각도가 더 커지

     게 됩니다.

 

 

 2. 구면수차를 줄이는 방법?

    구면수차를 줄이는 방법은 아래와 같습니다.

     1) 렌즈 재료와 앞, 뒤 구면의 곡률을 바꾸는 방법입니다.

     2) 광학 특성이 다른 구면 렌즈 여러 장을 조합하는 방법입니다.

     3) 비구면 렌즈를 사용하는 방법입니다.

     4) 구면렌즈의 굴절률 분포를 주는 방법입니다.

 

 3. 새로운 성과?

    멕시코 국립대학 박사과정 학생인 라파엘 곤잘레스가 수학적으로 해결하였습니다. 라파엘 곤잘레스는 렌즈 단면을

    일반적인 구형이 아닌 굴곡이 있게 설명하였습니다. 연과 성과는 광학분야 학술지 어플라이드 옵틱스 최근호에 구면

    수차가 없는 영면 비구면 일괄 렌즈 설계를 위한 일반공식이라는 논문 제목으로 게재 되었습니다.

 

 

    라파엘 골잘레스는 이전부터 렌즈 구면수차의 무제를 수학으로 작업하던 중이였습니다. 그느 어느날 아침 식사를 위

    해 빵에 누텔라를 바르다가 아이디어를 떠올렸습니다. 아이디어를 컴퓨터 시뮬레이션을 실시한 결과 99.999999999%

    구면수차를 해소 할 수 있었습니다. 렌즈의 구면수차를 수학으로 해결함으로써 저렴하고 성능이 좋은 렌즈 개발로 획

    기적인 광학기기들이 나올수 있는 토대가 마련되었습니다.