책행 구분
이미지 생성 성능을 저하시키는 수차는 다음과 같이 구분됩니다.
자이델의 수차 = '이미지 점의 분산' + '시야 만곡 + '기하학적 왜곡'
상기 기술한 수차 (1)에서 (3)은 이상적인 결상을 위한 요건 (i)을 기준으로 '이미지 점의 분산'을 의미하며, 수차 (4)는 요건 (ii)를 기준으로 '시야 만곡'을 의미하며, 수차 (5)는 요건 (iii)을 기준으로 '기하학적 왜곡'을 의미합니다. 이와 더불어 수차 (6)과 (7)은 광학 시스템에 사용되는 유리의 특성에 따라 발생하는 이미지의 '크로마틱 블러'를 의미합니다. 빛의 분산 효과를 포함시키기 위해 '이미지 점의 분산'은 '파면 수차'로도 불리며, 빛을 '파(wave)'로 가정하여 위상을 고려합니다.
(1) 구면 수차
렌즈로 이어지는 축 상의 물점으로부터 광선이 조사되면 더 높은 개구수(N.A.)를 가진 광선이 더 많이 굴절되어 광축이 이상적인 결상 위치를 교차하게 만듭니다. 광선 개구수(N.A.)의 차이로 인해 발생한 다양한 결상 위치의 결과로 발생하는 수차는 '구면 수차'라고 부릅니다. (구면 수차는 개구수(N.A.)의 세제곱에 비례합니다.)
개구수(N.A.) 증가에 따라 해상력이 증가하는 대물 렌즈는 일반적으로 구면 수차를 저하시킵니다. Olympus의 대물 렌즈는 정교한 설계와 생산 기술을 바탕으로 높은 개구수(N.A.) 여부에 관계 없이 뛰어난 광학 성능을 가지고 있습니다.
(2) 코마 수차
구면 수차가 수용 가능한 수준으로 감소하도록 보정된 경우라도 축 상의 물점에서 조사된 광선이 이미지 필드에 집광되지 않을 수 있으며, 이로 인해 유성과 같은 흔적을 가진 비대칭 블러가 생성됩니다. 이러한 수차는 '코마 수차'로 불립니다.
(3) 비점 수차
구면 수차 및 코마 수차가 보정된 대물 렌즈는 특정 지점으로 이어지는 축의 물점을 집중시키지 못할 수 있으며, 이로 인해 해당 지점들은 동심원 방향과 방사 방향의 세그먼트 이미지를 형성하게 됩니다. 이러한 수차는 '비점 수차'로 불립니다. 비점 수차를 가진 대물 렌즈는 점상의 블러 방향을 초점 이전 또는 이후의 수직 또는 수평 방향으로 변경합니다.
(4) 시야 만곡 수차
광축을 기준으로 수직을 이루는 면의 이미지 필드는 항상 광축 기준으로 수직을 이루는 평면은 아니며, 일반적으로는 곡면입니다. 이러한 현상은 '시야 만곡 수차'라고 부릅니다. 대물 렌즈가 시야 만곡 수차를 가진 경우, 이미지는 시야의 주변부 앞부분과 다르게 보이게 됩니다. 이에 따라 이미지의 중앙부는 초점이 되지만 이미지의 주변부는 초점이 되지 않습니다. 주변부도 선명한 이미지를 얻기 위해서는 이 수차를 충분히 보정해야 합니다.
(5) 왜곡 수차
객체 면 상의 형체가 이미지 필드의 것과 비슷하지 않게 되는 현상을 '왜곡 수차'라고 부릅니다. 왜곡 수차를 가진 대물 렌즈는 사각의 이미지를 배럴 또는 핀쿠션 형태로 왜곡시킵니다.
현미경 광학 시스템은 경미한 왜곡 수차를 가집니다. 이러한 왜곡 수차는 기하학적 측정 시 측정 오류를 야기할 수 있습니다.
(6) 색수차
광학 시스템에 사용되는 유리는 빛의 파장에 따라 다양한 굴절률을 가지는 속성이 있습니다. 이로 인해 각 파장의 초점 길이가 달라지며, 그 결과로 결상 위치 편차가 발생합니다. 이러한 현상은 '색수차'라고 부릅니다. 특히 초점 길이의 축 편자는 '축색수차'(횡색수차)로 불리며, 이미지 면의 편차는 '배율 색수차'로 불립니다. Olympus는 다양한 유리를 사용하여 색수차를 높은 수준으로 보정 합니다. 특히, 아포크로마틱(MPlanApro) 대물 렌즈의 경우 블루계통 바이올렛(g 선: 파장 435nm)과 레드(C 선: 파장 656nm) 사이의 폭넓은 색수차 범위를 제거했습니다.