수동 필카나 이종교배를 통해 수동(MF) 렌즈를 사용하다 보면 부드러운 수동 포커싱 조작이 인상적이다. 하지만 근래의 AF렌즈 특히 줌렌즈를 수동 포커싱하는 경우에는 수동 조작감이 올드 수동 렌즈보다 못하고 확연히 이질적인 조작감을 느낄 때가 있다. 물론 자동초점을 위한 구동이 주가 되므로 수동 포커싱 조작감은 뒷전일 수도 있겠다.
렌즈에 따라 포커싱 조작 시 경통이 회전하거나 또는 경통의 길이가 확장하기도 하고, 어떤 렌즈는 포커싱 시에도 경통의 회전 없고 렌즈의 코가 길어지지도 않는 차이도 있다. 이는 렌즈 내부의 구성 요소 간의 구동 부분이 차이에 따른 결과인데 렌즈의 초점 조정 시 구동방식의 차이와 장단점에 대해 수다를 떨어보자.
시작하려다 보니 반드시 알아야 할 사항도 아니고 렌즈의 광학 구조를 이해하는데 크게 도움이 되지도 않겠지만, 이렇게 자료조사를 하고 정리하며 수다를 떠는 이유는 단순한 호기심과 무엇으로도 억누를 수 없는 궁금증 때문이다. 이런 과도한 탐구생활?로 인해 멀쩡한 렌즈를 분해하는 수고를 마다하지 않는 것을 보면, 참 대책 없는 악취미이기도 하다.
★ 렌즈 구성요소의 이동에 따른 포커싱 방식
전통적인 수동 단렌즈의 구동 메커니즘은 비교적 단순한 편이다. 전체 요소 이동 방식을 취하는데 이 방식은 광학 구성요소의 간격은 고정되어 있어 설계한 광학적 성능을 안정적으로 구현할 수 있다. 하지만 줌 렌즈에서는 포커싱 구동 방식이 다소 복잡해진다. 줌 렌즈는 화각 변화를 위한 구동 부분과 포커싱(초점 조절)을 위한 구동 부분이 독립적으로 움직이는 구성을 가져야 하기 때문이다. 하지만 이런 구동 방식을 더욱 다분화하고 복잡하게 발전하는데 일조한 것은 AF 기술과 빠른 AF를 위한 가동 요소를 내부 구성요소 등으로 발전하며 가속화되었다.
▷ 전체 요소 이동 방식 (Extension system)
올드 수동 렌즈와 AF 렌즈 중에서 구성요소의 수가 많지 않은 표준 단렌즈 등에 주로 적용되는 포커싱 방식이며 포커싱 구동 시에 구성요소 간의 간격의 이동이 없이 렌즈 전체 군이 전후로 움직이므로 광학적 성능을 안정적인 구현할 수 있는 장점이 있다. 하지만 AF렌즈의 경우 구성요소가 많거나 또는 구경이 커서 무거운 경우, 또는 망원렌즈에서 구성요소의 무게 증가 등으로 빠른 AF 구동에 불리하고 구동 소음이 심해진다. 그리고 포커싱 조작에 따라 렌즈의 길이나 코가 돌출하는 형태로 포커싱에 따라 변화된다. 렌즈 경통부의 기계적 설계로 렌즈 구성요소가 회전하는 것을 방지하는 구조로 제작되지만 일부 올드 렌즈에서는 회전하는 경우도 있다.
▶ 이미지 출처 및 참조> Focus Systems http://www.photozone.de/focusing-systems
▷ 전면 가동 요소 이동 방식(Front focous)
70년대 초중반의 수동 다군 줌렌즈나 저렴한 보급형의 번들 렌즈에 활용되던 포커싱 구동 방식이다. 일반적으로 줌링 조작 시에는 대물부 경통이 회전하지 않는 구조로 제조되지만, 포커싱 시에는 대면부의 경통이 회전하고 경통의 길이도 변한다. 앞서 언급했듯이 조작에 따른 경통의 길이 변화는 카메라 장착 시 밸런스 유지에 불리하고, 경통의 회전은 좌우/상하 구분이 있는 후드(꽃잎 후드 또는 사각 후드 등), 편광필터 등을 장착하여 사용할 때 불편을 초래한다. 그리고 대물군은 집광을 위해 구성요소의 구경이 크고 무거운 경우가 일반적이므로 AF 렌즈에는 효과적이지 않은 방식이며, 가동 요소의 무게로 인해 AF 속도가 느리고 구동 소음이 문제 될 가능성이 크다.
▷ 내부 가동 요소 또는 후면 가동요소 이동 방식(Inner or Rear focus)의 내부 포커싱 시스템
점차 광학적 성능개선을 위해 구성요소의 수가 증대하고 밝은(Speed) 렌즈 설계를 위한 구경 증가하고 렌즈의 무게 증가 등으로 기존의 구동 설계 방식으로는 한계가 있을 수밖에 없었다. 더구나 자동 초점 기능이 카메라의 주요 기능이 되면서 렌즈 또한 신속 정확한 AF에 알맞은 내부 포커싱 시스템을 필요로 했다. 이에 내부의 가벼운 가동 구성요소를 이동시키는 내부 가동 포커싱 방식의 광학 설계가 주목받았다. 이 방식의 장점으로 포커싱 시 광학부 내의 일부만 이동하므로 렌즈 외부 전체 경통의 회전이나 길이 변화가 없어 촬영 시 밸런스 유지에 유리하고, 매크로 기능에 보다 장점이 있으며, 무엇보다 포커싱 가동 구성요소의 무게가 가벼워서 빠른 AF 구현과 효율적인 전원 관리가 가능하다. 그리고 구동모터의 부하가 적게 걸리므로 기계적 고장이나 AF 작동으로 구조적인 소음도 적은 편이다. 결과적으로 정숙한 작동에는 장점이 있지만, DC 모터와 기어박스 등으로 이루어지는 방식에 비해 구동력이 약한 초음파 모터 방식을 렌즈에 적용하는 데도 유리하다.
내부 가동 요소 이동 방식(이너 포커싱)은 가동 구성요소의 위치에 따라 일반적인 이너 포커싱 타입과 후면 가동 요소 이동 방식, 플로팅 이동 방식으로 나눌 수 있다. 일반적인 내부군 이동 방식은 조리개 전면에 위치한 포커싱 군을 이동시키는 방식이다.
후면 가동 요소 이동 방식은 포커싱에 따른 렌즈 외부의 형태상의 변동이 없고 전체 요소 이동 방식에 비해 AF 구동 시 후면 가동 요소만 움직이므로 비교적 가벼워서 빠른 AF 성능 구현이 가능하다.
▷ 플로팅 시스템(Floating System)
이너 포커싱의 한 방식으로 렌즈 내부군 사이의 간격을 조절하는 방식이다. 이는 다른 촬영거리에서 수차 감쇄에 매우 효과적인 방법이며 특히, 촬영거리의 넓은 범위를 커버할 수 있으므로 매크로 렌즈나 구성요소의 비대칭 구조를 채용한 광각렌즈에 주로 사용된다고 한다. 그리고 초점 이동에 의해 배율과 시야 범위에 차이가 발생하는 초점 호흡 (포커스 브리딩 - focus breathing)에 대한 해결책으로 영상용/시네마 렌즈 등에서도 효과적이다.
수동 렌즈의 조작은 경통 회부를 회전시켜 렌즈의 헬리코이드를 움직이는 구조로 비교적 단순하고 별다른 저항 발생 요소가 없다. 하지만 AF 렌즈의 수동 조작 시에는 외부의 조작부를 조작하여도 내부의 AF 구동을 위한 기어 등의 저항이 있고, 가장 우선되는 구동의 구조가 AF초점을 위한 전기적 장치에 있으며, 구동 방식 또한 헬리코이드 방식이 아닌 캠(cam) 시스템에 의하여 렌즈군이 이동하므로 수동의 조작감은 상대적으로 떨어지고 이질적일 수밖에 없는 구조다. 하지만 캠 구조는 수동 조작감에서는 좋은 평가를 할 수 없지만 여러 가지 장점(가변 피치 시스템이나 요소 군에 따라 다른 간격으로 이동시키는 것이 가능)이 많다. 이에 대해서는 추후 별도로 렌즈 요소의 구동 방식에 대해 다루어 보고 싶다.
AF 구동 소음의 문제는 VDSL이나 영상용 카메라 등의 사용 빈도가 높아지며 점차 관심이 높아지고 있다. 보다 높은 운동성능과 저소음의 초음파 모터(HSM 등) 방식을 통한 소음/진동 감소와 구성요소의 구동 방식 개선을 통한 소음/진동 감쇄의 연구 등이 활발히 진행되고 있지만 화상과 소리가 동시 녹음되는 경우가 많은 영상의 경우 DSLR이나 미러리스 카메라에서 AF소음 감소 수준은 아직 흡족한 수준에 도달하지 못한 것이 사실이다. 전문적인 장비를 갖춘 경우 음향 녹음을 위한 별도의 외장 마이크 장치를 통해 이를 간접적으로 해결하고 있지만, AF소음 방지에 큰 진전이 없는 한 현 상황에서 소리가 동시 녹음되어야 하는 영상 촬영에서는 불가피하게 AF 구동 소음을 감소시키기 위해서는 수동 조작에 의존할 수밖에 없다. 따라서 일반적인 AF 기능의 렌즈라 하여도 영상 촬영 또는 수동 포커싱 등의 촬영을 고려하여 수동 포커싱 조작감이 대폭 개선된 렌즈를 기대해 본다.
