스크랩 접안렌즈란?

[혁쓰]

1) 접안렌즈의 기초

접안렌즈는 대물렌즈에 의해 맺혀진 상을 크게 확대하는 역할을 하며 다른 말로 아이피스(eyepiece)라고도 불린다. 천체망원경의 접안렌즈는 갈릴레이식을 제외하고 대부분 볼록렌즈로 되어 있으며 이 볼록렌즈에 의해 우리는 확대된 허상을 얻는다. 접안렌즈는 육안이 관측하는 직접적인 상을 만들어 내기 때문에 망원경의 성능을 크게 좌우하는 요인으로 작용한다.

접안렌즈는 기본적으로 볼록렌즈로 되어 있지만 실제로는 한장의 볼록렌즈로 이루어진 접안렌즈는 거의 사용되지 않는다. 즉, 접안렌즈는 일반적으로 수차의 제거 및 시야의 확대를 위하여 두장 이상의 렌즈를 조합하여 사용하며 고급의 접안렌즈일수록 많은 렌즈를 사용하여 그 구조가 상당히 복잡하게 된다. 한편, 접안렌즈의 초점거리는 망원경의 배율을 결정하는 중요한 수치가 된다. 접안렌즈의 초점거리는 보통 4∼5mm에서 40∼50mm정도까지 사용되는데 일반적으로 초점거리가 크게 짧거나 길 경우는 제작이 어려워 가격이 비싸며 대부분 약 10∼40mm정도의 접안렌즈가 사용된다.

<아이피스에 사용되는 용어들>

(1) 겉보기 시야 (화각) … 육안이 아이피스를 통해 볼 수 있는 각의 크기를 말하며 시야가 넓을수록 고급 아이피스에 속한다. 겉보기 시야의 크기는 아이피스의 시야렌즈(Field lens) 앞의 필드스톱(field-stop) 링에 의해 시야의 경계가 한정되면서 결정된다.

(2) 배럴의 크기 … 아이피스에서 망원경에 끼워지는 부분을 아이피스 배럴이라고 한다. 배럴의 크기에는 몇개의 통일된 규격이 있는데 일본에서는 24.5mm를 많이 사용하고 미국에서는 31.7mm (=1.25")가 표준으로 통한다. 요즈음은 일본에서도 31.7mm가 표준이 되는 추세이며 50.8mm(=2")의 대형 배럴을 사용하는 고급 아이피스도 있다.

(3) 사출동공 (exit pupil) … 접안렌즈에 의해 맺혀진 대물렌즈의 상을 사출동공이라 한다. 접안렌즈를 통과한 빛다발은 바로 사출동공으로 모아지며 관측자의 눈동자는 바로 이 위치에 있어야 한다. (사출동공의 크기) = (대물렌즈의 직경) / (배율)

(4) eye relief … 아이피스의 눈렌즈(Eye lens)로부터 사출동공까지의 거리, 즉 아이피스로부터 눈이 놓이는 위치까지의 거리를 말한다. 아이릴리프가 지나치게 짧으면 눈을 렌즈 가까이에 대어야 하므로 눈썹이 렌즈에 닿거나 안경을 벗어야 하는 불편함이 따른다. 요즈음은 안경을 쓴 채로도 편하게 관측할 수 있도록 아이릴리프가 긴 아이피스들이 많이 생산되고 있다.

2) 접안렌즈의 종류

천체망원경에 있어서 접안렌즈는 그 망원경의 성능을 좌우할 만큼의 상당히 중요한 역할을 한다. 따라서 접안렌즈는 보다 나은 성능 (수차의 제거, 넓은 시야 확보 등)을 위하여 계속적으로 개량되어 왔다. 요즈음 흔히 많이 쓰이는 접안렌즈는 다음과 같다.

(1) 호이겐스 식 ( Huygens ; H ) … 2장의 렌즈로 구성된 최초의 접안렌즈로서 1703년 호이겐스가 설계하였다. 성능은 떨어지지만 값싸고 제작이 쉬워서 초보자용 굴절망원경 용으로 쓰인다. 개량형으로 미텐제 호이겐스 식(MH)이 있다.

(2) 람스덴 식 ( Ramsden ; R ) … 역시 2장의 렌즈가 사용되며 평볼록렌즈가 마주 보는 구조로 되어 있다. 호이겐스 식에 비해 색수차가 좀더 제거되지만 렌즈의 먼지등이 선명히 보이고 시야가 좁다는 등의 단점이 있어 많이 사용되지는 않는다.

(3) 케르너 식 ( Kellner ; K ) … 2군 3매의 렌즈로 색수차 보정이 좋아 비교적 많이 쓰인다. 시야가 넓고 상이 선명하나 허상이 발생하므로 보통 렌즈에 코팅을 하게 된다. 장초점 굴절망원경과 중저배율의 반사망원경에 적합하다.

(4) 프레슬 식 ( Plössl ; Pl ) … 2군 4매의 렌즈로서 최근의 디자인이며 아마추어들이 가장 널리 이용하는 아이피스이다. 시야가 넓고 수차가 적으며 선명한 성상을 얻을 수 있다. 저배율과 고배율에서 다목적으로 쓰일 수 있다.

(5) 오르소스코픽 식 ( Orthoscopic ; Or ) … 2군 4매 방식으로서 넓은 시야와 훌륭한 색보정 능력이 있는 고급렌즈이다. 짧은 초점거리가 가능하고 분해능도 높아서 고배율에서 진가를 발휘하며 아이릴리프도 비교적 길어서 보기에도 편하다. 역시 성능과 가격 대에서 아마추어들이 널리 사용하는 아이피스이다.

(6) 어플 식 ( Erfle ; Er ) … 3군 5매 형식의 광각렌즈로서 70°이상의 넓은 시야를 확보하는 것이 특징이다. 광시야를 위해 2차대전 중에 개발되었다고 하며 이후 많은 아마추어들에 의해 성야 관측, 혜성 탐색 등의 광시야용으로 사용되고 있다. 현재에는 3군 6매의 개량형 어플식도 사용되고 있다.

 

(7) 나글러 식 ( Nagler ; N ) … 4군 7매 또는 5군 8매의 렌즈를 사용하여 1980년 나글러에 의해 만들어진 아이피스로서 약 80°이상의 굉장히 넓은 시야를 확보하는 초광각 접안렌즈이다. 아이릴리프가 매우 길고 단초점일수록 상이 좋아지는 특징이 있다. 주변부 수차와 만곡이 없어서 시야 전체가 선명하며, 따라서 산개성단, 대성운, 은하단 등 초광시야 대상에서 위력을 발휘한다.

(8) 바로우렌즈 ( Barlow lens ) … 망원경의 초점거리를 연장하는 데 사용되는 렌즈로서, 오목렌즈의 일종으로 아이피스 앞에 설치하게 된다. 행성 및 월면의 관측과 같이 고배율이 필요할 때 사용하며, 배율을 2×, 또는 3× 등으로 높일 수 있다.

(9) 리듀서 ( Reducer ) … 망원경의 유효초점거리를 줄여주는 렌즈로서 바로우렌즈와는 정반대의 작용을 하게 된다. 기본적으로는 볼록렌즈 형태이며 역시 아이피스 앞에 설치한다. 하지만 리듀서는 배율을 낮추는 역할을 한다기 보다 망원경의 f 수를 줄여줌으로써 사진 촬영시에 노출 시간을 단축시키는 데에 주로 이용된다.