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카메라 렌즈(코팅)의 관리 및 오염 제거

잉여인간 SurplusPerson 2016.02.11 11:19

일전에 카메라 렌즈의 경통 외부 백택 청소에 대하여 알아보았으니 이제 렌즈 코팅면의 관리/청소 방법에 대해 잉여적 생산활동을 시작해 보자.


먼저 렌즈의 코팅에 대해서 간략하게 기술하면 아래와 같다. (이것 저것 웹에서 검색하여 기본적인 정보를 나름 취합해 보았다)


   최초의 코팅은 일정 모양으로 성형 가공한 렌즈의 광학유리 표면은 산화에 취약하였고, 표면의 산화 방지 및 흠집, 오염 방지를 위하여 렌즈의 코팅은 처음 적용되었다. 근래의 불소코팅 기술은 발수성이 높아 수분이나 유분이 접착되는 것을 막아주며 빛의 투과에 악영향을 미치지 않는다. 무엇보다 렌즈 코팅의 가장 주요한 목적은 빛의 투과율을 높이기 위함이다. 일반적인 유리(청유리 Blue grass)와 광학용 유리 (크라운 유리와 플린트 유리)는 규산염이나 납 성분 등의 성분 함량에서 차이가 나며 투과율에서 큰 차이를 보인다. 일반적인 상황에서 투과하는 빛의 4~8%를 유리는 반사시킨다.


렌즈의 내부에서 반사된 빛은 플레어나 고스트를 유발하는 원인이 되고 낮은 투과율로 인해 광량부족으로 좋은 이미지 결과물을 얻을 수 없다. 코팅은 반사되는 빛의 파장에 의한 간섭과 상쇄로 투과율을 높이고 투과하는 광량을 증대시켜 촬상소자의 수광률을 높여 사진의 화질을 개선시킨다. 근래의 멀티코팅 기술은 렌즈의 투과율을 99.7% 이상으로 향상 시켰다. 또한 색채의 균형적 구현에도 도움은 준다. 빛의 파장 흡수율?에 따른 차이를 조정하는 역할을 하여, 컬러 밸런스를 균형있게 유지하여 준다.


안경용 렌즈 코팅


반사방지 코팅(Antireflection coating)

표면 반사는 19세기 렌즈 설계시 주요한 한계 요소였다. 모든 유리-공기 접촉면 마다 4-8%의 반사가 발생하여 빛 투과가 줄어들고, 반사된 빛의 산란으로 플래어가 발생함으로써, 6번 혹은 8번이상 손실이 발생하면 렌즈의 실용성이 떨어졌다. 따라서 일정한 수 이내의 요소로만 수차를 해결해야만 했었다.

일부 렌즈는 빛 손실을 표시하기 위해 f-stop 대신 T-stop (transmission stop)을 표시하기도 했다. T-stop은 "진짜" 혹은 실질적인 구경을 나타내며 영화용 렌즈에서는 흔했다. 영화 촬영기사들은 영화촬영시 어떠한 렌즈를 사용해도, T-stop을 참고로 일관성있는 노출을 유지할 수 있었다. 이것은 사진용 카메라에서는 별로 중요하지 않았고, Bell & Howell의 Foton 라는 35mm 거리계연동 카메라용 렌즈에만 T-stop이 표시되었다. Bell & Howell은 영화촬영장비 제조회사였다. Foton 의 표준렌즈는 Taylor, Taylor & Hobson 사의 Cooke Amotal Anastigmat 2 inch f/2 (T/2.2) (1948; 카메라는 미국제, 렌즈는 영국제, 더블가우스) 였다. f/2 와 T/2.2 사이의 1/4 스톱 차이는 16% 손실이었다.

데니스 테일러는 1896년, 세월이 흘러 변색된 렌즈가 직관과는 달리 더 밝아지는 경우가 있음을 알게 되었다. 조사결과 그것은 산화된 층이 상쇄간섭(destructive interference)을 일으켜 표면반사가 억제된 것이었다. 표면반사를 억제하기 위하여 아주 얇은 두께(약 130-140 nm)의 불화마그네슘 또는 불화 칼슘을 진공 침전(vacuum deposition) 방법으로 코팅한 렌즈를 발명한 것은 1935년 자이스의 알렉산더 스마쿨라(Alexander Smakula)였으며, 1939년 최초로 시판되었다. 반사코팅방지 코팅은 반사를 1/3로 줄여주었다.

1941년 코닥의 35mm 거리계연동 카메라 Ektra 는 최초의 소비자 카메라용 완벽한 반사방지 렌즈 라인인 Kodak Ektar 35mm f/3.3, 50mm f/3.5, 50mm f/1.9, 90mm f/3.5, 135mm f/3.8 and 153mm f/4.5 를 발표하였다. 2차세계대전으로 인해 모든 소비자용 카메라 생산이 중단되어, 1940년대 말까지는 대량의 코팅렌즈는 등장할 수 없었다. 그러나 1950년대 초부터는 코팅렌즈가 고품질 카메라의 표준이 되었다.

반사방지 코팅이 등장하자 조나(Sonnar)렌즈에 비해 더블가우스(Double Gauss)가 더 인기를 얻게 되었다. 반사방지 코팅기술이 없었던 이차세계대전 이전에는 조나가 더 널리 사용되었다. 조나의 경우 3군. 즉 6개의 공기-유리면이 있어, 8개의 면이 있는 더블가우스에 비해 플래어의 영향을 덜 받았기 때문이다. 아울러 조나의 망원렌즈 효과로 렌즈의 길이가 잛아, 소형화를 추구하던 라이카와 콘택스 35mm 거리계연동카메라에 더 적합한 측면도 있다.

최대구경이 점점 커짐에따라, 더블가우스(Double Gauss)의 고대칭성이 수차보정에 유리했다. 특히 SLR의 경우, 거리계연동(rangefinder)와는 달리 시차오차가 없어, 보다 가까운 곳까지(1미터 수준에서 50cm 수준으로) 초점을 잡을 수 있게 됨으로써 특히 중요하게 되었다. 더블가우스는 반사방지 코팅과 새로이 등장한 고굴절 희토류 유리 덕분으로 1950년대 표준렌즈 설계에 널리 사용되었다.

다음 단계는 당연히 한개의 파장만 반사를 억제 하는 것이 아니라, 10여개 이상의 화학물질 층을 이용해 가시광선 영역 전체에 대한 반사를 억제하는 것이었다. 아사히 광학(Asahi Optical)의 SMC Takumar lenses (1971)는 소비자용 카메라(M42 마운트 펜탁스 SLR)를 위한 최초의 멀티코팅렌즈 였다. 멀티코팅이 없었다면 현대의 15매, 20매짜리 고보정 줌렌즈는 아예 불가능했을 것이다. 오늘날 출시되고 있는 멀티코팅 렌즈의 투과 효율은 약 99.7% 이상이다.

반사방지 코팅 여부에 관계없이 플래어를 막기위해서는 렌즈 후드가 계속 필요하다.


출)위키백과, '렌즈'


 이러한 코팅 기술은 각각의 기능을 발현하기 위하여 싱글코팅에서 점차 다중(멀티)코팅으로 발전하였다.


Apple | iPhone 5 | Normal program | 1/20sec | ISO-200



최신 기술인 나노코팅은 각 제조사별로 니콘 sc(super integrated coating) 캐논 ssc(Super spectra coating) pentax HD, 후지 HT-EBC, 올림푸스 Zero 등의 렌즈군에 적용되고 있으며, 나노 구조를 통한 코팅은 높은 투과성 등의 장점을 가지는 동시에 내구성 취약(쉽게 벗겨짐) 문제로 인해 적용 구면이 제한적이며 (비교적 안전한 경통 내부의 렌즈에만 적용)  공정 상의 난점으로 인한 낮은 수율, 높은 제조비용 등의 단점이 있다고 합니다.



  최근의 렌즈의 구면은 별도의 표시가 없다하여도 멀티코팅 처리된 경우가 대부분이며  대물렌즈나 접안렌즈 구면은 날카롭고 단단한 물질로 코팅에 무리한 힘을 가하지 않는 이상, 렌즈의 코팅이 쉽게 손상되지는 않는다.  입김을 불어 렌즈를 닦는 경우, 산성? 성분으로 인하여 코팅에 않좋다는 일부의 주장이 있으나, 평볌한 우리의 입김은 렌즈 코팅에 크게 문제가 될 것 같다. 하지만 입김으로 인한 습기(수분)와 기타 유기물질, 세균 등으로 인해 곰팡이가 자라기 좋은 조건이 될 수는 있겠다.




코팅에 손상을 주는 경우 - 고열, 흠집, 화학약품


 고열로 압착하는 코팅처리 기술은 열에 취약하다. 음식 조리 사진이나 모닥불,불놀이 등 열기와 가까운 위치에서 근접하여 촬영하는 경우에는 열에 의한 렌즈코팅 손상에 유의하는게 좋다. 또한 직사광선을 강하게 받는 자동차 내부, 헤어드라이기의 온풍 등도 주의가 필요하다.


일반적인 사용 상황에서 코팅에 손상이 발생하는 경우는 1차로 물리적 자극이나 열에 의해 코팅 면에 흠집이 발생하고 이러한 흠집 부위에  화학약품이나 비누, 중성세제, 각종 클렌징 용액, 화장품, 스프레이 등과  화학반응하는 2차적 손상이 발생할 때가 많다. 코팅면 일부에 흠집이 발생한 경우에는 렌즈 관리에 각별한 주의가 요구된다.




오염물질에 따른 적절한 용매 선택을 통한 제거


 코팅면에 손상이 없는 경우라면, 렌즈 구면의 오염 물질은 각각의 용매에 따라 물티슈, 알코올(에탄올/메탄올) 등을 사용하여 오염 물질을 제거하는 것이 가능하다.  렌즈 코팅 면에 유성 페인트나 매직 등으로 오염되었거나, 접착제/스티커 등으로 오염되어 쉽게 제거되지 않을 경우 휘발유나 아세톤을 사용할 때도 있다. 최근 렌즈의 발수/발유 코팅으로 인해 이러한 용매제 사용도 가능하지만, 렌즈 주변  플라스틱 재질의 부품이 녹거나, 페이트 등의 도색이 벗겨질 수 있으며 장시간 방치할 경우 렌즈 코팅이 손상될 수 있다. 오염물질을 제거하는 즉시 메탈올 등으로 다시 닦아 용매까지 신속히 제거하는 것이 좋다.


 일반적인 렌즈 코팅면의 오염은 미량의 수분과 깨끗한 티슈(화장지?), 부드러운 천으로 닦아 주시는 것으로 충분하다. (티슈-화장지의 경우 부드러운 촉감을 위해 유분이 첨가된 제품도 있습니다). 카메라 렌즈의 일반적인 발수/발유 코팅은 안경의 렌즈 코팅과 크게 다르지 않다.


 개인적으로 메탄올과 탈지면을 이용하여 렌즈 구면을 닦고 관리한다. 알코올(메탄올/에탄올)은 물과 기름의 중간적 성격의 용매로써 물에도 잘 녹는다. 따라서 수용성 오염물질이나 지용성 유분도 쉽게 제거할 수 있으며, 빠른 증발로 인해 별다른 뒷처리가 필요 없다. 메틸렌으로 닦고 블루어로 바람을 불어 말리고 부드러운 천으로 마무리하는 방법을 좋아한다. 물론 항상 메탄올로 렌즈구면을 닦지는 않으며, 오염이 발생하였거나, 장기 보관할 경우에 메탄올로 닦아주고 제습 처리하여 보관하는 편이다. 탈지면은 오염물질을 닦아내는 용도이며, 별도의 유분이 함유되어 있지 않아 오염 물질 제거에 좋으면 사용 후 바로 폐기하므로 2차 오염의 가능성을 줄여준다.


메탄올과 탈지면은 약국에서 손쉽게 구할 수 있다. 순도가 높은(보다 빠른 증발) 메탄올을 추천합니다. 메탄올은 독성이 있으므로 사용 시 눈에 들어가지 않도록 주의하여야 한다. 또한 사용 시와 사용 후 환기가 필요하다. 피부를 통해서도 독성이 침투하므로 라텍스나 고무 장갑 등을 끼는 것이 안전하다. 탈지면이나 면봉에 메탄올을 묻혀 가볍게 닦고, 증발시킨 후 부드러운 천으로 마무리를 추천한다. 메탄올과 에탄올을 일정성분 섞어서 사용하는 방법도 있다)


렌즈 코팅에 대한 보다 상세한 광학적 원리와 코팅 칼라에 대한 자세한 내용은 아래 링크한 포스팅에 보충하였다.


★ 참고> <카메라와 렌즈의 구조 X VII> 렌즈 코팅의 원리와 기능 - 코팅 색(칼라) 발생의 원인     http://surplusperson.tistory.com/284




용매-여러 물질을 녹여 액체를 만들기 위한 액체, 녹는 물질은 용질, 쉽게 접할 수 있는 용매에는 물(무기 전해질 소금, 유기물 중 설탕 등을 잘 녹임) 벤젠 등의 석유정제물 (파라핀, 지방 등을 잘 녹임) 그리고 중간적 성격의 용매인 알코올(에탄올/메탄올)


렌즈의 적! 곰팡이에 대해...


온도는 높은 곳 20~35도에서 가장 잘 성장합니다.
냉동실에서는 세포 활동이 늦어집니다. 높은 온도에서는 활성이 빠르구요,
습도는 곰팡이 성장에서 가장 필요한 것입니다. 건조한 곳은 생명체 성장이 억제됩니다.
곰팡이도 다세포 미생물로 습도에 영향을 많이 받습니다.
곰팡이는 호모균외에 균사체에서는 산소가 있는 곳에서 대사 활동을 합니다.
태양광에서 나오는 자외선은 살균력이 있어 태양광이 직접 쬐는 곳에서는 성장 억제됩니다.
곰팡이의 영양분은 유기물과 미네랄입니다.
영양분이 충분한 곳에서 성장을 잘합니다.
곰팡이는 약산성에서 잘 성장합니다. 특히 곰팡이가 분비하는 유기산은

강한 산성물질로 물체를 분해시켜 섭취합니다. 알칼리성보다 산성에서 잘 자랍니다.


- 네이버 지식IN 손가영님의 답변 중에서


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