[스크랩] 렌즈의 구조와 종류,렌즈의 특성과 사용법

렌즈의 구조와 종류,렌즈의 특성과 사용법

 

⊙ 렌즈의 구조와 특성

렌즈의 구조 렌즈의 기능은 필름에 선명한 상을 맺게 하는데 있다. 그러므로 좋은 렌즈란 양질의 상을 맺을 수 있으며 싸고 가벼우며 단단해야 한다. 그러나 이런 모든 조건을 충족시키는 렌즈란 실제로 존재하지 않는다. 좋은 렌즈를 만들기 위해 여러 가지 새로운 설계 방식이 고안되고 렌즈 표면의 반사율을 줄이는 코팅 (Coating) 기술이 비약적으로 향상되었으며 값 비싼 비구면 (Aspherical) 렌즈나 초저분산 (Extra Low Dispersion)렌즈를 사용하고 왜곡을 줄이는 컴퓨터 설계 기술들이 개발되어 오고 있으나 아직도 완벽한 렌즈는 존재하지 않는다.  여기서는 좋은 렌즈를 고르는데 꼭 알아두어야 할 렌즈 초점거리, 화각, 밝기에 대해 알아보자. 렌즈의 특성 ① 초점거리 단체 렌즈의 초점거리는 렌즈에서 렌즈 곡면을 기준으로 한 원의 중심점까지의 거리를 의미하지만 카메라 렌즈의 초점거리는 무한대에 초점을 맞추었을 때 렌즈의 제2주점과 필름면 사이의 광축 상의 거리를 의미한다. 여기서 제2주점이라는 것은 렌즈로 입사한 평행광선의 연장선과 최후 렌즈에서 굴절되어 초점에 모인 광선을 렌즈 쪽으로 연장한 선이 만나는 점에서 수선을 그었을 때 그 수선과 광축이 만나는 점을 말한다. 이 제2주점은 표준렌즈 계열의 렌즈에서는 조리개의 위치와 동일하나 망원계(Tele Type)의 경우에는 렌즈의 전면에 위치하며 광각계의 경우에는 렌즈의 후단에 위치하고 렌즈의 초점거리와 화각 등의 기준점이 된다. ② 렌즈의 화각 렌즈의 화각은 무한대에 초점을 맞추었을 때, 렌즈의 제2주점과 화면의 대각선을 잇는 각도이며 이 화각에 따라 단초점(광각)렌즈, 표준렌즈, 장초점(망원)렌즈 등으로 구분된다. 표준렌즈는 화면의 대각선 길이와 초점거리가 비슷한 렌즈로 화각이 50도 정도로 인간의 눈이 비교적 선명하게 볼 수 있는 각도와 유사하고 원근감이 자연스럽게 표현되는 렌즈를 말한다. ③ 렌즈의 밝기 렌즈의 전면에는 일반적으로 렌즈 제조업체와 렌즈의 명칭, 초점거리, 구경비가 표시되어 있다. 초점거리는 f=50mm 또는 f:50mm로 표시되며 최대 조리개 또는 개방 조리개로 알려져 있는 1:1.4 혹은 1:2.8 등의 비율이 표시되어 있는데 이 비율이 구경비이다. 구경비는 렌즈의 밝기를 나타내며 렌즈의 최대 유효구경과 렌즈의 초점거리의 비율이며 최대 유효구경을 1로 보았을 때 초점거리가 최대 유효구경의 몇 배인가를 표시하는 것이다. 유효구경이란 렌즈의 광축에 평행하게 입사한 광선이 조리개를 통과할 때 렌즈 전면에서 그 평행광선의 최대 지름을 의미하며 조리개를 조이면 유효구경도 작아진다. 개방 조리개는 F1.4 등으로 표시하며 항상 대문자를 사용하고 조리개를 최대한 열었을 때의 유효구경과 렌즈의 초점거리의 비율이며 구경비와 같다. 렌즈의 종류에 관계없이 조리개의 f 값이 같으면 필름에 도달하는 광량은 동일하다.

⊙ 렌즈의 종류와 사용법

초점거리와 화각에 따른 분류 표준렌즈는 화면의 대각선 길이와 초점거리가 비슷한 렌즈로 화각이 50도 정도로 인간의 눈이 비교적 선명하게 볼 수 있는 각도와 유사하고 원근감이 자연스럽게 표현되는 렌즈를 말한다. 단초점 렌즈는 화각이 60도 이상인 것을 말하며 화각이 40도 이하인 렌즈들을 장초점렌즈의 범주에 넣는다. 장초점과 망원렌즈의 구분은 화각에 의한 것이 아니며 설계상의 구분으로 장초점 렌즈는 구조상 표준렌즈와 유사한 형태이나 망원렌즈는 Tele-Type이라 하여 제2주점을 렌즈의 전방으로 이동시켜 렌즈의 길이를 짧게 설계한 것이다. 초점거리가 긴 망원렌즈 들은 제2주점이 렌즈 밖으로 나와 있다. 이와는 반대로 광각렌즈의 경우에는 초점거리가 너무 짧아지면 렌즈 몸체와 카메라의 미러(Mirror)가 부딪히게 된다. 예를 들면 20mm 렌즈는 일반적인 설계대로 제작하면 조리개와 필름 면의 거리가 2cm인데 이렇게 되면 SLR 카메라와 경우에는 렌즈를 끼울 때부터 미러를 올려놓고 끼워야 하며 초점은 별도로 전용 파인더를 부착하거나 어림잡을 수밖에 없다. 따라서 광각렌즈는 렌즈의 전단에 오목렌즈 군을 부착하여 렌즈의 후방으로 제2주점을 이동시켜 렌즈의 길이를 길게 하며 렌즈의 제2주점은 카메라 안쪽에 위치하게 된다. 이런 광각렌즈들은 일반렌즈와 구분하기 위해서 Retro-Focus Type이라 부른다. 렌  즈 16mm 15mm 18mm 20mm 24mm 28mm 35mm 50mm 화각(°) 180 110 100 94 81 74 62 46 최단초점거리(m) 0.3 0.3 0.25 0.25 0.3 0.3 0.25 0.45 렌  즈 85mm 105mm 135mm 180mm 300mm 400mm 600mm 800mm 화각(°) 28.30 23.30 18 13.40 8.10 6.10 4.10 3.60 최단초점거리(m) 0.85 1 1.3 1.5 2.5 3.3 6 8 구        분 단초점 (광각) 렌즈 장초점 (망원) 렌즈 화    각 넓은 범위가 찍힌다. 좁은 범위가 찍힌다. 피사계심도 깊다 얕다 원 근 감 강조된다 줄어든다 기   타 Deformation (왜곡) 압축 효과 특수 렌즈 ① 줌 (Zoom) 렌즈 줌(Zoom) 렌즈는 일정범위 내에서 초점거리를 자유롭게 바꿀 수 있는 렌즈로서 몇 개의 단일 초점렌즈를 가지고 있는 역할과 동일한 위치에서 자유롭게 화면을 구성할 수 있는 역할을 한다. 최근의 줌 렌즈는 광학 성능 상으로는 단일 초점렌즈와 거의 동일한 수준에 이르고 있으며 렌즈의 크기와 밝기에 다소 문제가 남아있기는 하지만 기동성이나 편리성에 의하여 그 수요가 급증하고 있다. 줌 렌즈는 구조에 따라 회전식과 섭동식으로 구분되며 회전식은 거리 조절링과 초점거리 조절링이 분리되어 있어 초점과 거리를 조절하기 위해서는 두개의 링을 모두 조작하여야 한다. 따라서 이러한 방식의 줌 렌즈를 보통 투터치(Two Touch) 방식이라고 하며 기동성은 떨어지나 초점을 일단 맞추고 나서 주밍 (Zooming) 을 할 경우 실수에 의한 초점 이동이 없다는 장점도 있다. 회전식은 슬라이딩(Sliding)식, 원터치(One Touch) 방식이라고도 하며 거리 조절을 위한 링과 초점거리 변경을 위한 링이 일체로 되어 있다. 이러한 방식은 거리 조절과 초점거리 변경이 신속하게 이루어질 수 있으나 초점을 맞추고 주밍을 하면 초점이 바뀔 수도 있다. 줌 렌즈 중에는 초점거리를 조절하면 초점이 이동되는 렌즈도 있는데 이러한 렌즈는 진정한 의미의 줌 렌즈가 아니며 가변초점 렌즈라고 한다. 한편 줌 렌즈는 그 초점거리가 변경되는 범위에 따라서 광각계 줌, 표준계 줌과 망원계 줌으로 분류되며 20-35mm 렌즈는 광각계, 35-70mm은 표준계, 80-200mm는 망원계의 대표적인 예이다. ② 마이크로 (Micro) 렌즈 일반적인 렌즈는 무한 원을 촬영할 때 수차가 최소가 되도록 설계한다. 다시 말하면 렌즈에 입사하는 빛을 평행 광선의 모임이라고 가정하고 렌즈를 설계하는데 이러한 가정만으로는 촬영 조건에서 벗어나는 경우가 많으므로 렌즈의 초점거리의 50배에 해당하는 거리를 기준으로 설계하기도 한다( 50mm 렌즈의 경우에는 2.5미터). 렌즈는 설계 기준에서 벗어나는 조건에서 촬영할수록 성능이 저하하기 마련인데 이러한 이유로 해서 일반 렌즈로 근접촬영을 하면 화상의 질이 떨어지는 것이다. 마이크로 렌즈(또는 접사렌즈라고도 한다)는 이와 같은 결점을 해결하기 위해서 화상이 찍히는 크기가 실물의 1/10 정도(50mm 렌즈의 경우에 약 60cm)의 거리를 기준으로 설계한 것으로 어떤 렌즈는 등배 촬영 (1:1) 을 기준으로 설계된 렌즈도 있다. 마크로 렌즈는 표준 계열( 초점거리 50mm 전후)의 렌즈가 많으나 최단거리로 근접할 경우, 거리가 너무 가까워지고 디포메이션(Deformation)에 의하여 상의 모양이 변형되는 경향이 있으므로 이러한 단점을 막기 위해서 100mm, 200mm 급의 렌즈를 사용하기도 한다. 또한 요즈음은 70-180mm의 줌 마크로 렌즈도 등장하여 그 편리성을 더해주고 있다. ③ 어안 (Fisheye) 렌즈 수차의 하나인 디스토션 (Distortion) 을 보정하지 않고 의도적으로 통 모양(Barrel Distortion)의 왜곡을 생기게 하여 180도의 화각 전면에 걸쳐 균일한 밝기와 선예도를 유지할 수 있게 만든 렌즈로 물고기가 수중에서 위쪽을 보았을 때 수면의 전반사에 의해서 180도에 해당하는 범위를 볼 수 있다는 것에서 그 이름이 유래되었다.이 어안 렌즈로 촬영을 하면 화면 중심부의 피사체는 극단적으로 크게 찍히고 주변의 것은 아주 작게 찍히게 되며 최근에는 220도의 화각이 찍히는 어안 렌즈도 생산되고 있으며 화면 내에서 원형으로 상이 맺히는 타입과 대각선으로 180도의 범위가 찍히는 타입이 있다. ④ 반사 망원 (Mirror) 렌즈 렌즈의 초점거리가 길어지면 일반적인 굴절식 렌즈에서는 아무리 텔레타입(Tele-Type)으로 제작한다 하더라도 렌즈의 길이가 길어지게 마련이다. 따라서 렌즈의 길이를 줄이기 위해서 천체 망원경과 같이 거울을 사용하여 만든 것이 반사 망원 렌즈이다. 여기서 미러 (Mirror) 만을 사용할 경우에는 구면 수차가 커지기 쉬우므로 렌즈와 미러를 조합시킨 커테디옵트릭(Catadioptric) 방식이 사용되고 있다. 이 반사 망원 렌즈는 동급의 렌즈에 비하여 길이가 아주 짧아지나 직경은 더 커지며 조리개가 없이 밝기가 고정되어 있으며 보통 ND 필터로 밝기를 조절하게 되어 있으며 피사계심도 밖의 배경에 링(Ring) 모양이 형성되기도 한다. ⑤ PC (Perspective Control) 렌즈 니콘의 35mm PC렌즈가 최초의 모델이며 SLR 카메라에서 뷰 카메라의 렌즈 면을 수평, 수직 방향으로 이동시켜서 얻을 수 있는 상의 쉬프트(Shift) 현상과 동일한 원리로 설계되었다. 이것은 필름 면을 피사체와 평행하게 유지시킨 상태에서 렌즈를 위아래로 이동시키면 상의 원근감(사실은 원근감과는 다른 수렴 현상임)이 그대로 유지된 상태로 필름 면에 상이 맺는 위치만 이동하는 현상인데, 이 현상을 이용하면 높은 건물도 위로 갈수록 좁아지는 현상이 없이 촬영할 수 있다. 이 종류의 렌즈 중 일부는 틸트(Tilt) 기능을 가지고 있는 것도 있는데 이 기능은 피사계심도를 조절할 때 사용된다. ⑥ 소프트 포커스 (Soft Focus) 렌즈 일반 렌즈는 모든 범위에서 가능하면 선명한 상을 맺도록 설계하고 있는데 이 소프트 포커스 렌즈(연초점 렌즈라고도 한다 )는 구면 수차나 색 수차를 보정하지 않고 의도적으로 후광이 생기도록 설계한 렌즈이다. 최근의 소프트 포커스 렌즈들은 모두 구면 수차를 이용하는 방법을 채택하고 있는데 색 수차를 이용할 경우에는 색의 재현성이 저하되어 탁한 화상이 생기기 때문이다. 한편 이 구면 수차는 조리개를 조이면 감소되므로 조리개 개방 시에 지나치게 흐려지는 것을 방지하기 위해서 조리개를 연밥 모양으로 특수하게 설계한 것이 많으며 렌즈의 일부를 이동시켜 흐려짐의 정도를 조절하게 되어 있는 것도 있다. ⑦ VFC (Variable Focal-Plane Curvature) 렌즈 렌즈의 일부를 이동시켜 초점 면을 광축을 중심으로 전후로 이동시킬 수 있도록 설계된 렌즈로 상면 만곡 수차를 변화시킬 수 있는 렌즈이다. 이 렌즈는 평면인 피사체의 경우에는 화면의 중심부에 초점을 맞추면 화면의 주변부가 흐려져 버리고 주변부에 초점을 맞추면 중심부가 흐려져 버리게 되는데 입체감이 있는 피사체의 경우에는 이러한 효과를 이용하여 조리개를 조이지 않고도 깊은 심도를 얻을 수 있다. ⑧ 텔레콘버터(Tele Converter) 렌즈와 카메라의 몸체 사이에 장착하여 사용할 렌즈의 초점거리를 1.4배 또는 2배로 늘려주는 렌즈로서 이 렌즈만으로는 초점이 맺지 않는다. 이 콘버터를 사용할 경우에는 초점거리가 늘어나는 배율의 제곱에 반비례하여 렌즈의 밝기가 저하되며(2배 콘버터의 경우 밝기가 1/4배로 떨어지며, 1.4배 콘버터의 경우에는 1/2배) 해상도가 떨어지는 경향이 있다.

 

 

출처 : http://phototrip.org/lecture_view1_5.php

 

 

 

 

출처 : 조명래

글쓴이 : 야생초 원글보기

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