플라나와 비요타의 광학구성 I, (Planar& Biotar Optics design)

Notice - 얄팍한 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다.

 

 

표준 렌즈의 구조(비대칭 더블 가우스 렌즈)

1817년, 칼 프레드릭 가우스(Carl Friedrich Gauss)는 프라운호퍼(Fraunhofer) 망원경 대물렌즈에 메니스커스(meniscus, 요철) 렌즈를 추가하여 개선하였다. 1988년 Alvan Clark는 이 렌즈를 앞뒤로 대는 형태로 좀 더 개선하였다. 그는 가우스를 기려 이 렌즈를 더블 가우스 렌즈(double Gauss)라고 명명하였다. 현재의 설계는 1895년으로 거슬러 올라간다. 칼 자이스 예나의 폴 루돌프(Paul Rudolph)는 접합 이중렌즈(cemented doublets)를 중심렌즈로 사용하여 색수차를 보정하였다. [플라나(Planar) 렌즈]

이후 넓은 구경의 고성능 렌즈를 위해 렌즈를 추가하는 방식으로 개발이 이루어졌다. 1920년대 Taylor Hobson에서 성과를 거두었는데, f/2.0 Opic 과 이후의 Speed Panchro는 많은 회사들에 라이선스 되었다. 이 디자인은 현재 사용되는 많은 렌즈의 기반이 된 바, 특히 35mm 및 기타 소형 카메라에 사용되는 대구경 표준렌즈의 기반이 되었다. 넓은 화각에 대해 f/1.4까지 좋은 결과물을 제공할 뿐 아니라, 때로는 f/1.0 까지 만들어졌다. 이 디자인은 현재 Canon EF 50mm f/1.8 와 Nikon 50 mm f/1.8D AF Nikkor 와 같이 저비용 고품질의 빠른 렌즈에 사용되고 있다. 아울러 렌즈 요소를 추가하여 더 빠른 렌즈의 기반으로 사용되기도 하는데, 예를 들어 캐논과 니콘에서 일곱번째 요소를 추가해 50 mm f/1.4 를, 비구면 일곱번째 요소를 추가해 Canon's 50 mm f/1.2 를 제작했다. 또한 이 설계는 프로젝터와 같이 간단하고도 빠른 표준렌즈(~53° 대각선)가 필요한 다른 응용에도 나타난다.

출처> Wikipeda

 

개발 초장기의 플라나는 성능이 기대에 미치지 못해 외면받고 있었다고 한다. 이를 크게 개선시킨 두가지의 기술적 전환점은 'Biotar'와 "T*'코팅이다. 비요타는 좌우대칭이던 플라나의 구조를 좌우 비대칭으로 설계함으로써 렌즈의 밝기를 F1.4까지 개선시켰다고 한다. ( 각자 비요타와 플로나로 달리 불리던 명칭은 추후  플로나로 수렴되었다)

 

초창기 렌즈 개발에서 광학유리의 낮은 투과율은 기술적 난제였다. 플라나는 6매의 광학유리로 구성(테사의 경우 4매)되어 있어고 광학유리의 투과율과 각 유리 구면에서의 난반사로 인하여 설계상의 광학적 성능이 구현되지 못했다. 그러나 1935년 자이즈 예나(동독지역)에서 'T*' 코팅 기술이 개발된 이후, 광학유리의 투과율이 비약적으로 향상되었고 렌즈의 전반적인 광학 성능 개선이 크게 이루어졌다. T*코팅으로 인한 투과율 향상으로 플라나뿐만 아니라 모든 렌즈의 설계/제조에 있어 렌즈 사용 매수의 제한에서 벗어나게 되었으며, 이는 렌즈의 광학적 성능을 대폭 개선시키는 기술적 토대가 되었다. 비대칭 더블 가우스(비요타/플라나) 설계를 기반으로 하여 렌즈 제조사마다 기술적 개선(새로운 렌즈의 추가)이 이루어졌고, 다양한 표준의 밝은 렌즈들이 출시되었다.(F1.2~1.8, 화각 50~58mm 이내의 상당수의 SLR 카메라 교환용 렌즈가 이 렌즈 구조를 기반으로 하였고, 이후 비구면 렌즈 등을 추가하여 더 밝고 수차를 감소시킨 고사양의 단렌즈로 발전하였다.)

Carl Zeiss Planar T* 50mm f1.4

 

Optical design of the early Nikon Auto Nikkor-H 1:2 f=5cm (1964)

 

Nippon kogaku Nikkor-s Auto 1.4/50mm

 

 

기타 참조 항목> https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A0%8C%EC%A6%88

 

 

 

 

▷ Sample 이미지 출처    http://www.sample-image.com/

Carl Zeiss Planar T* 50mm f/1.4 (ZE, ZF.2, ZK, ZS)

 

Carl Zeiss Jena Biotar 58mm f/2