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<카메라와 렌즈의 구조 VII> 조리개의 구조와 기능 / Construction of camera - aperture, diaphragm 본문

사진과 카메라 이야기/Camera & Lens Structure

<카메라와 렌즈의 구조 VII> 조리개의 구조와 기능 / Construction of camera - aperture, diaphragm

잉여로운 삶을 사는 산들 산들 2016.11.28 00:08


 카메라와 렌즈의 구조라는 카테고리를 이왕 만들었으니 조리개의 구조와 기능에 대해서도 정리해 보자. 이미 작성한 고정조리개와 가변조리개 구조에 대한 포스팅 이후에 뒤늦게 수다를 시작해서 선후가 뒤바껴 아쉽다. 기존에 다른 주제들로 포스팅한 내용 중에서 언급한 조리개 관련 자료를 재정리한 것도 있고 새로 추가한 내용도 있다. 일반적인 조리개의 기능에 대해서는 간략하게 개념 정도의 언급만하고자 한다. 검색해 보면 좋은 자료들이 꽤 많다.



▶ 조리개의 기능 (Aperture function in camera)


[카메라] 사람의 눈에 있어서 홍채와 같은 기능을 지니고 있는 조리개는 렌즈를 통해서 필름면에 달하는 빛의 양을 조절하는 창 역할을 하는 구경의 장치를 조리개라 한다. 조리개는 렌즈 안에 몇 개의 얇은 날들이 구경을 만들어서 구경의 크기가 커지면 빛을 많이 받고 구경이 작아지면 빛을 조금 받아들인다. 그 변화의 정도는 F치로 나타내는데 조리개의 구경은 빛의 양만을 조절하는 것이 아니라 초점이 맞는 범위, 즉 피사계 심도에도 영향을 준다.

조리개의 순열 f1.4 f2 f2.8 f4 f5.6 f8 f11 f16 f22 f32 f44 f64로 되어 있는데, 수치가 클수록 빛의 양은 줄어들고 1단씩 변할수록 빛의 양은 1/2이 되며, 1단씩 작아지면 빛의 양은 2배로 증가된다. 렌즈의 밝기가 조리개의 기본 구경이며 F치는 FOCUS RATIO의 약자로 조리개 수치가 작을수록 초점이 맞는 범위가 좁아서 심도가 얕은 사진이 되고 반대로 조리개 수치가 클수록 초점이 맞는 범위가 넓기 때문에 심도가 깊은 사진이 된다.


< 출처> 네이버 지식백과



잘 알고 있을 내용이므로 지루한 수다는 생략하고 대신 조리개 값(F/값) 변화에 따른 조리개 개구 직경의 변화와 피사체심도의 변화를 한눈에 알아볼 수 있는 이미지로 대체한다.


사실 아래 그림이 의미하는 조리개의 역할만 이해하여도 조리개를 활용한 사진 촬영에 큰 불편은 없다. 그 이후의 잡다한 수다는 단지 넘쳐나는 호기심과 잉여력으로 한 걸음 더 들어가는 것에 불과하다.




너무 대충 넘어가는 듯해서 다른 자료에서는 잘 언급되지 않는 내용을 하나 추가하고 싶다. 조리개 값은 렌즈의 초점거리와 입사동(조리개)의 직경과 연동된다. 입사동의 직경은 단순한 물리적인 조리개의 직경을 의미하는 것이 아니라 광학적 조리개의 직경을 의미한다. 이해하기 쉽게 설명하자면 렌즈 내부의 실제 조리개 구경의 직경이 아니라 렌즈의 대물부를 통해 들여다보는 조리개의 직경 즉, 조리개 앞쪽에 위치한 광학구성요소에 의한 배율이 적용된 조리개 개구의 직경이 '입사동의 직경'이 된다. 따라서 물리적인 조리개 직경과 입사동의 직경은 일치하지 않고 차이가 발생할 수 있다.


조리개 값(F/값) =렌즈의 초점거리 / 입사동(조리개)의 직경


모든 카메라 렌즈에는 조리개가 있는 것일까? 조리개가 없는 렌즈도 있다. 특수한 목적으로 조리개 값이 고정된 렌즈도 있고 스마트 폰 등의 휴대용 전자기기에 들어가는 소형의 카메라 모듈이나 CCTV, 화상용 카메라, 일회용 필름 카메라 등 입사동이 작고 넓은 피사계 심도를 갖는 렌즈에는 조리개 없이도 꽤 준수한 이미지 촬영 또는 영상 녹화가 가능하다. 하지만 조리개가 없으므로 심도의 표현 등에 제한이 있다.


때때로 조리개가 셔터의 역할을 동시에 수행하는 경우도 있다. 이를 조리개 셔터 등으로 불리는데 이에 대하여 셔터의 구조에 다룬 적이 있다.



▶ 조리개의 위치


일반적인 카메라 렌즈의 조리개 위치는 렌즈의 중심(단순한 무게 중심 따위가 아니라 광학적 관점에서의 중심)에 해당하는 제 2주점(second principal point)에 위치한다. 제 2주점에서 촬상면까지의 거리가 렌즈의 초점거리라는 정의에서 한번쯤은 들어 본 용어인데, 구하는 수식은 산수를 동반하니 어지러운 관계로 순수 아마추어 & 비전문가의 홀가분한 정신에 힘입어 대충 그림으로 이해해 보자.


이미지 출철 - 구글링



제 2 주점에 조리개가 위치할 때가 가장 이상적이지만, 조리개 장치가 가지는 실체적인 부피로 인한 설치공간의 문제와 제조상의 여러요소 등을 감안하여 설계상 위치가 결정된다. 때때로 부득이한 경우에는 렌즈 광학요소의 후면에 조리개 장치가 있는 경우도 있다.


한걸음 더 들어가 보자. 그렇다면 조리개는 왜 제 2주점에 위치해야 하는 걸까?


조리개가 제 2 주점에 위치하면 조리개의 개구의 크기에 관계없이 언제나 촬상면 전체에 노광이 가능하다. 만약 조리개가 제 2주점에서 한참 벗어난 위치에 설계되면 높은 조리개 값 즉, 조리개를 조일 경우 상의 주변부는 정상적으로 노광이 이루어지지 않는다. 달리 표현하면 제 2주점이 아닌 위치에 설치된 조리개가 조여지면 시야 조리개가 되어 상의 주변부를 가리는 효과(일명 비네팅)를 유발한다.



▶ 조리개의 구조(Aperture Structure in camera)


일반적으로 조리개는 보통 조리개 날과 조리개 날을 고정비켜주는 판(Base Plate), 그리고 개구의 크기를 조절할 수 있도록 조리개 날을 움직이는 링으로 구성된다. 조리개 개구의 모양은 조리개 날의 수에 따라 달라진다. 조리개 날개의 수가 많아질수록 원형에 가까운 조리개 개구를 만들 수 있다. 보통 고가의 렌즈일수록 원형의 조리개가 갖는 장점(광학적 고성능)을 실현하기 위하여 많은 수의 조리개 날을 갖고 있는 경우가 흔하다. 그리고 조리개의 개구 모양이 보케의 모양과 점광원의 빛갈라짐 등과도 관련된다.


조리개 개구는 완전한 원형일 때가 가장 이상적인데 이에 대한 광학 성능과 관련한 내용과 보케와 빛갈라짐 등 수다 꺼리가 많다.








수다가 너무 길어지니 집중력도 떨어지고 읽기에도 적당하지 못하다. 조리개 개구의 이상적인 형태가 왜 원형인지, 그리고 조리개 개구 모양에 따른 특징(보케-Bokeh-와 빛 갈라짐)에 대해서는 별도의 포스팅으로 다뤄보고 싶다.


<카메라와 렌즈의 구조 VIII> 왜 조리개 개구는 원형이어야 하는가? (원형 조리개 개구의 장점)    http://surplusperson.tistory.com/249


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