LENS 는 CAMERA를 구성하고 있는 요소중에서 가장 중요한 부분으로 촬영 후의 해상도의 좋고 나쁨은 대부분 LENS 에 의해서 결정된다
1. 명칭
LENS 의 전면 테두리 또는 옆구리에 (AF LENS 의 경우) 문자가 새겨져 있어서 그 LENS의 이름(*1), 초점거리, 밝기(*2) 등을 알아 볼 수 있고 그 LENS 의 성능을 쉽게 알 수 있도록 되어있다.
*1 : LENS 의 명칭은 MAKER 의 이름과는 다를 수도 있고 (예, NIKON = NIKKOR) 또한 그 발달과정에 따 라 명칭이 다른것도 있다. *2 : 밝기는 그 LENS 의 최대유효경 으로 표시되어 있다.
2. 광의 굴절 광선은 방송 전파와 같은 성질의 파상으로 공간을 직진 하다가 LENS를 통과할 때에는 굴절하여 LENS의 모양에 따라 집광 또는 산광을 한다.
3. 수차(收差) ABERRATION
LENS를 통과한 빛은 파장에(*1) 따라 굴절율을 달리하여 초점면(필름면)에 맺히는 상의 위치를 달리하여 결국은 선명치못한 상을 만든다. 이러한 LENS 상의 결함을 색수차라 하며 LENS 에는 6가지의(*2) 수차가 있다
*1 : 가시광선중 적색이 최장파장광 이며 자색은 최단파장광 이다. *2 : 색수차, 구면수차, COMA수차, 비점수차, 상면만곡, 왜곡수차
수차(Aberration)
수차란 상을 맺을 때 한점에서 나온 빛이 광학계를 통한 다음 한점에 모이지 않아 영상이 빛깔이 있어 보이거나 일그러지는 현상이 나타나는 것을 말한다. 이러한 수차들이 나타나는 원인에 따라 다음과 같이 나뉜다.
① 색수차
유리의 굴절율이 빛의 각 파장에 따라 다르기 때문에 나타나는 수차로 프리즘이 바로 이 색수차를 이용것이다. 렌즈 역시 빛을 받으면 프리즘 역할을 하게 되어 파란색의 초점과 빨간색의 초점이 다르게 나타난다. 그래서 물체가 색깔별로 번져 보이게 된다. 그러므로 색수차는 굴절 현상을 이용한 렌즈메만 있고 mirror에는 존재하지 않는다.
색수차를 보정하기 위한 방법으로, 쌍안경 등에서 가장 많이 사용되는 것으로 flint 유리(굴절율이 크다)와 crown 유리를 조합하여 사용하는 방법이 있다<그림 21>. 그러나 이 렌즈로도 색수차를 완전히 제거하지는 못한다. 그러므로 색수차를 줄이기 위해 렌즈가 프리즘의 역할을 못하도록 f수가 큰 것을 사용하게 된다. 이것이 바로 굴절 망원경이 구경에 비해 초점거리가 매우 긴 이유다.
![](https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpds8.cafe.daum.net%2Fdownload.php%3Fgrpid%3DJH2W%26fldid%3D_album%26dataid%3D1187%26fileid%3D1%26regdt%3D20051027144707%26disk%3D3%26grpcode%3Dpstelcolor%26dncnt%3DN%26.gif)
<그림 20> 렌즈에 의한 색수차
![](https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpds8.cafe.daum.net%2Fdownload.php%3Fgrpid%3DJH2W%26fldid%3D_album%26dataid%3D1187%26fileid%3D2%26regdt%3D20051027144707%26disk%3D30%26grpcode%3Dpstelcolor%26dncnt%3DN%26.gif)
<그림 21> 두장의 렌즈로 색수차를 제거한다
② 구면수차
렌즈가 구면으로 되어 있어서 점의 상이 점으로 모이지 않고 어느 정도 크기를 가진 원형의 상으로 모이는 경우를 말한다. 즉, 렌즈의 중심부를 지나는 광선과 주변부를 지나는 광선이 하나의 초점에 모이지 않기 때문에 생기는 수차로, 아무리 초점을 맞추어도 별이 흐리게 보인다. 이 구면수차를 줄이기 위해 렌즈는 flint 유리의 오목렌즈를 조합시켜 면을 완전한 포물면으로 만들면 된다.
![](https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpds8.cafe.daum.net%2Fdownload.php%3Fgrpid%3DJH2W%26fldid%3D_album%26dataid%3D1187%26fileid%3D3%26regdt%3D20051027144707%26disk%3D4%26grpcode%3Dpstelcolor%26dncnt%3DN%26.gif)
<그림 22> 구면 수차
③ 코마수차
광축을 벗어난 입사광선에서 중심과 가장자리를 지나는 빛이 일치하지 않아 혜성과 같이 꼬리를 늘인 것과 같은 모습일 경우를 말한다. 코마수차는 뉴톤식 망원경의 가장 큰 문제점이기도 하다. 코마수차를 제거하기 위해 카세그레인식, 슈미크식 등의 망원경이 개발되어 이 수차는 거의 제거되었다.
④ 비점수차
렌즈가 완전한 구면이 아닌 약간 원통형으로 연마되어서 생기는 수차를 말한다. 주로 렌즈의 가공 불량, 재료 불량, 비틀림 등이 원인이 된다.
⑤ 만곡수차
물체의 중심부와 주변부 빛의 초점 거리가 같지 않고 상이 곡면을 그리는 수차이다.
⑥ 왜곡수차
확대경으로 방안지를 볼 때 가로, 세로 선이 주변부에서 구부러져 보이는 수차이다
4. 색수차 보정
맨 앞에있는 볼록 LENS 의 가장자리 지점으로 들어온 광선 중 빨강빛은 초점면 보다 멀리, 보라빛은 가까이 맺히는 것을 오목 LENS를 바로뒤에 붙여서 빨강빛은 굴절을 중심부를 향해 안쪽으로 휘게하고 보라빛은 바깥 쪽으로 휘게하여 초점면으로 빛을 모아준다.
이렇게 수차를 보정하기 위하여서는 여러가지 모양의 LENS 를 조합하여서 수차를 축소시키게 된다. 수차보정을 잘한 LENS는 연구개발비, 양질의 원료를 사용하여야 하기 때문에 고가품이 되고 바꾸어 말하면 고가품은 좋은 LENS 라 할 수 있다.
5. LENS 의 구성
LENS는 위와 같은 이유로해서 여러가지의 형태의(볼록,오목) 다수의 매수로 구성되어 있다. 조리개를 경계로 앞쪽에 있는 LENS를 전군 LENS, 뒷쪽에 있는 LENS를 후군 LENS라 한다. 일반적으로 50mm 표준 LENS 는 4군 6매 정도로 구성되어 있다
6 증투처리 LENS COATING
광선이 LENS에 입사할 때에 LENS 표면에 (*1) 반사가 되며 LENS를 투과하면서 LENS의 두께에 (*2) 따라 일정량의 광선이 흡수된다. 그리하여 FILM에 도달한 광량은 70 ~ 80% 정도 이다. 이래서 반사 방지막(*3)을 입히게 되었다.
*1 : 공기접촉면 1면에 대하여 5% 정도를 반사 *2 : LENS 두께 1cm 당 1% 를 흡수 *3 : 70년대에는 단층막 코팅을(MAGENTA 또는 CYAN) 하였고 70년대 중반 후 부터 다층막 코팅(MULTI COATING)을 하였다.
7. LENS 의 초점거리
평행 광선이 LENS의 광축에 평행하게 입사할 때 그 LENS의 제2주점에서 초점면 까지의 광축상의 거리를 초점거리라 한다. 그러나 이 거리는 실험이나 계산을 통해 그 거리를 알 수 있으나 볼 수 없는 것이며 이는 어디까지나 광학상의 거리일뿐 LENS 실제의 길이와는 다르다.
초점거리가 서로 다른 LENS가 화상에 가져오는 효과는 - " 일정한 거리에 있는 피사체를 초점거리가 다른 LENS로 촬영하면 그 화상의 크기는 초점거리에 비례하여 커진다 " 하는 것이다. 쉽게 말하여 短초점(광각) LENS는 화상이 작고 시야의 범위가 넓다. 長초점(망원) LENS는 화상이 크고 시야의 범위가 좁다. 그러므로 일정한 크기로 촬영하려면 단초점은 가까이, 장초점은 멀리 떨어져서 촬영하여야 한다.
8. LENS 의 밝기 = 조리개 APERTURE, IRIS, DIAPHRAGM
조리개는 LENS를 통과하는 광량과 피사계 심도를 조절하며 LENS의 각종 수차를 적게해서 선예도를 지배하는 등의 역할을 한다. 조리개 수치를 F NO.라 하며 일단계 변함에 따라 통과광량을 1/2배가 (반대로는 2배) 되도록 배열 하였다. 원의 직경이 1.4배가 될 때에 원의 넓이가 2배가 되며 LENS에 각인된 수치는 넓이가 1/2로 줄도록 반대로 배열되어 있다.
1 (1.2) 1.4 (1.7) 2 (2.4) 2.8 (3.5) 4 (4.5) 5.6 (6.7) 8 (9.5) 11 (13) 16 (19) 22 (27) 32
* 괄호안의 숫자는 AF CAMERA 에만 있고 수동식 LENS 는 눈금의 중간에 맞추어 조절한다.
9. 조리개의 선예도
조리개를 조이면 수차가 비교적 적은 LENS의 중심부로 광선을 결상시키기 때문에 선예도는 향상된다. 그러나 조인다고 무제한으로 향상되는 것은 아니고 어느 정도이상 조이면 오히려 선예도가 저하된다. 이 한계를 '한계조임' 이라고 하고 그 정도는 LENS 에 따라 다르다. 선예도가 저하되는 것은 초점이동과 광의 회절현상(*1) 때문이다.
*1 : 호수에 돌을 던졌을때 파문이 생기며 그 주위에 다시 파문이 생기게 하면 서로의 파문 이 부딛쳐서 되돌아오는 현상으로 너무좁은 조리개를 통과한 광선은 서로가 상관작용을 일으켜 LENS 내부에서 난반사를 이르키게 된다.
일반적으로 50mm 표준 LENS는 F16이면 회절현상이 나타나며 초점거리가 긴 망원, 중형 CAMERA의 LENS는 F32 이상이어야 회절현상이 나타난다.
10. 대구경 고급 LENS 에의 이해
근래에 발매되고 있는 고급(고가품) LENS는 인공형석, 특수저분산유리, 비구면 LENS를 사용하여 화질을 향상한 것이다. 예로써 - NIKON : ED (EXTRAORDINARY LOW DISPERSION) 특수저분산 CANON : L (LUXURY) 사치품 = 고급품 MINOLTA : APO (APOCHROMAT) 3색보정 PENTAX : ED TAMRON : LD (LOW DISPERSION) 저분산 SIGMA : APO MAMIYA : APO
* 색수차를 2색(황색 + 청자색) 보정한 LENS를 ACHROMAT 3색(적색 + 록색 + 청색) 보정한 LENS 를 APOCHROMAT 라 한다. 위의 LENS들은 색수차 보정은 물론 구면수차가 감소되어 FLARE가 없고, COMA 수차는 충분하게 보정되었고 조리개를 개방하여도 높은 CONTRAST의 화질과 조리개를 조였을 때에도 회절현상의 영향을 저하시킨다. 근거리 촬영에도 구면수차 상면만곡의 변동은 충분히 억제되어 있고 왜곡은 1% 이하 이다. |