Notice - 얄팍한 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다.
문득 가을이 되니 계절의 변화에 깨달음과 조급함을 얻은 베짱이 마냥 정신이 번쩍 든다. 그간 미루어두었던 일을 처리하느라 블로그 포스팅에 신경을 쓰지 못한 듯하다. 기회가 되면 한번 제대로 다루어 볼 생각이었던 카메라의 셔터 구조에 대해 조금 어설프게라도 정리해서 내놓아야겠다는 강박에 서둘러 정리한다. 아쉬운 부분은 추후 더 자료를 조사해서 보충할 생각이다. 일반적인 135 필름 SLR 카메라와 라이카 RF 카메라에 즐겨 사용되는 포컬 플레인 셔터 방식을 자세히 다루는 것이 전체적인 이해에서는 도움이 되겠으나, 포컬 플레인 셔터에 관련하여 좋은 자료가 많고 그 구조에 대해서 익히 잘 알려져 있는 부분이므로 상대적으로 조금 덜 알려진 렌즈 셔터(Central shutter)에 대해 주로 다뤄보고자 한다.
먼저 용어 정의부터 간단히 정리하면, ‘렌즈 셔터’라는 용어는 일본식 조어인 듯하다. 영어권이나 유럽에서 ‘렌즈 셔터’라는 사용되지 않고, ‘센트럴 셔터’(Cental ) 또는 ‘리프 셔터’(Leaf shutter)로 불린다. 리프 셔터는 조리개 날의 모양에서 유래된 것으로 조리개의 위치를 의미하는 ‘센트럴 셔터’가 개인적으로는 더 적합해 보인다.(포컬-플레인 셔터 또한 ‘초점면’이라는 셔터 위치 의미가 강하다) 하지만, 이미 우리에게 렌즈 셔터라는 용어가 더 친숙하게 사용되고 있으므로 언어의 사회성?을 감안하고, 현재의 카메라 제조에서 일본의 위상 등을 감안할 때 일본식 조어라고 무조건 배척하는 것이 능사는 아니라 생각해고, 포컬-플래인 즉, 초점면에 대응하는 ‘렌즈’에 위치하는 셔터라는 의미 또한 이해하고 구분하는데 적절하다고 생각해서 ‘렌즈 셔터’를 그대로 사용하였다.
그리고 대표적인 친숙한 포컬-플레인 셔터와는 서로 다른 작동방식의 셔터이고 명확하게 구별되는 특징과 기능상의 차이가 있다. 이는 어느 한 방식이 더 뛰어나고 좋은 것이 아니며, 각기 다른 방식으로 장/단점이 나뉘고 적용되는 카메라 종류도 다르다.
▷ 렌즈셔터
렌즈 셔터는 110 카메라와 같이 소형일 경우에는 슬라이드식도 쓰이기는 하나, 그 주류를 이루는 것은 역시 센트럴 셔터이다. 이 셔터는 2∼5장의 얇은 금속판으로 된 부채 모양의 날개가 촬영용 렌즈의 중간이나 앞 또는 뒤에 설치되어, 노출하지 않을 때는 렌즈를 통과하는 빛을 차단하고 있다가 노출 순간에만 섹터 링의 왕복 회전운동이나 전자석과 스프링의 작용으로 렌즈의 광축을 중심으로 방사선상으로 동시에 여닫히면서 정해진 시간 동안 빛을 필름면에 쬘 수 있게 되어 있는 노출 기구이다. 셔터는 필름면 전체를 동시에 노출하는 것이 요구되며, 셔터가 렌즈에서 떨어진 위치에 있으면 조리개나 셔터날개의 운동속도에 따라 필름에 대한 노출시간에 차가 생기는데, 이로 인한 노출얼룩은 렌즈 셔터가 가장 적다고 볼 수 있다.
렌즈 셔터는 날개개폐기구·조속기구·플래시 동조기구, 그리고 셔터 단추·걸쇠 등으로 이루어지며, 그 대표적인 것이 독일에서 개발된 콤퍼와 프론터이다. 이 셔터는 날개를 포함하는 기구가 렌즈 주위에 배열되어 있어야 하고, 또한 소형화될 필요가 있다. 따라서 지레·용수철·톱니바퀴·캠, 그리고 이것들을 고정하거나 일정 각도로 회전시키는 핀·나사·기판(基板) 등 매우 정밀한 부품이 좁은 장소에 꽉 채워져 있으며, 또한 최근의 전자 셔터도 제어기구가 전자부품으로 치환되기는 하였으나 최종적 작동부분은 역시 셔터날개이므로 그 기본은 같다고 할 수 있다.
셔터 속도는 1초에서 1/2, 1/4, 1/8, 1/15, 1/30, 1/60, 1/125, 1/250, 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/4000, 1/8000초까지 낼 수 있는 것이 있고, 셔터를 누르면 열렸다가 다시누르면 닫히는 T셔터, 셔터를 누르면 열렸다가 손을 놓으면 닫히는 B(bulb) 셔터가 있다. 카메라에 표시된 셔터속도는 배수계열(倍數系列)로 되어 있어 노출결정 때 조리개와의 조합을 편리하게 하고 있다. 독일의 콤퍼 셔터는 구경이 작은 것에서 Ⅰ번, Ⅱ번 등 규격번호를 정해 생산하고 있으며, 카메라의 소형화에 따라 Ⅰ번보다 작은 구경에 대해서는 0번, 00번 등으로 표시하며, 다른 업체에서도 이에 준하여 셔터의 크기를 번호로 나타내고 있다.
<출처> 네이버 지식백과 셔터(Shutter) '두산백과'
▷ 포컬 플레인 셔터
포컬 플레인 셔터는 초점면 직전에 설치된 두 장의 포막(布幕)이나 금속막이 좌우 또는 상하로 달리는 것으로, 선막과 후막의 슬릿(slit)이나 선·후막의 이동속도를 조절하여 감광재료면에 적당한 노출을 하게 되고, 렌즈 교환이 가능한 카메라에 많이 설치되어 있다. 이 셔터는 카메라 제조회사가 직접 생산 설치하는 경우가 많지만 셔터 생산업체가 유닛식으로 만들어 공급하기도 하고, 또한 부채 모양이나 회전원판과 같이 쐐기형 슬릿이 회전하면서 화면 앞을 달리는 형식도 있다.
[네이버 지식백과] 셔터 [shutter] (두산백과)
<출처> 네이버 지식백과 셔터(Shutter) '두산백과'
먼저, 렌즈 셔터와 포컬 플레인 셔터의 차이를 기능이나 구조 /형태에 따라 비교해보면 두 셔터 방식의 장단점이 확연해진다.
▶ 셔터의 위치
렌즈 셔터는 렌즈의 조리개 위치, 즉 렌즈의 제2 주점에 위치하고(렌즈의 후면에 근접하여 설치되는 경우도 있다) 포컬 플레인 셔터는 필름이나 이미지센서 촬상소자의 결상면(초점면) 앞에 수평하게 설치된다. 렌즈를 통해 들어온 빛을 미러와 펜타프리즘을 통해 뷰파인더로 직접 확인할 수 있는 SLR 카메라에 렌즈 셔터는 적합하지 않은 방식이다. 즉 렌즈 셔터는 렌즈의 조리개에 위치하고 촬영 노광의 짧은 순간에만 개방되므로, SLR 카메라에 렌즈 셔터가 적용된다면 셔터가 열리는 순간을 제외하고는 뷰파인더를 통해 상을 확인할 수가 없다. 렌즈 셔터가 적용된 카메라는 보통 별도의 뷰파인더가 존재하는 RF 타입이나 P&S 카메라 류, 또는 촬상면의 면적이 커서 포커 플레인 셔터 방식의 효용이 떨어지는 중/대형 포맷 카메라 등에 적용된다. 포컬 플레인 셔터는 SLR 카메라 방식, RF 카메라, 중/대형 포맷 카메라에 폭넓게 적용된 방식으로 렌즈 교환형과 고정형 카메라 등 종류에 제한 없이 활용된다.
▶ 셔터 방식에 따른 TTL 측광
셔터 종류에 따른 구조상의 위치의 다름은 측광 방식에서도 차이를 만든다. SLR 카메라와 포컬 플레인 셔터를 적용한 RF 카메라에 적용되는 TTL(through the lens) 측광은 실제 필름에 노광 되는 렌즈 광학계를 통과한 빛을 측광 하는 방식이므로 포컬 플레인 셔터 구조에서는 효과적이지만, 렌즈 셔터에서는 1960년대까지만 해도 렌즈 셔터가 열리는 짧은 순간에 TTL 측광이 그리 효율적이지 않았다. 따라서 당시의 렌즈 셔터가 적용된 카메라에는 노출계 수광부가 렌즈의 광축과 평행하게 카메라 전면부에 별도의 수광부를 가지는 구조를 취한다. 그리고 렌즈의 조리개 값과 노출계의 조리개 값이 연동되어 측광 하는 방식이었다.
초기의 셀레늄이나 CDS 광소자에 의한 측광 방식은 이후 실리콘 광소자를 사용한 측광 센서로 발전하였는데, 주요한 개선점은 측광의 정확도와 측광 속도의 향상이었다. 렌즈 셔터가 촬상소자에 노광을 위해 열리는 짧은 순간에도 측광이 기술적으로 가능하여 최근 렌즈 셔터가 적용된 카메라에서는 TTL 측광 방식이 적용된다.
▶ 필름 장착된 상태에서의 렌즈 교환 장착
렌즈 셔터가 적용된 카메라의 경우에는 촬영 중(필름 장착된 상태) 렌즈를 교환 장착하기에 불리하다. 렌즈 조리개 위치에 셔터가 있기 때문에 렌즈 교체를 위해 렌즈를 분리할 경우, 필름이 빛에 그대로 노출된다. 따라서 필름이 장착된 상태에서 렌즈 교체하기 위해서는 렌즈 교체 시 필름 전면을 막는 별도의 막을 가지는 구조를 가지거나 렌즈의 셔터와 렌즈의 후면 사출부(후옥) 부분이 카메라에 고정되고 렌즈의 일부 구성요소만을 교체하여 렌즈 교체의 효과를 발휘하는 방식으로도 설계되기도 하였다. 하지만, 구조가 복잡해지고 무게 및 제조비용 등이 증가하여 단점이 많은 방식이다. 포컬 플레인 셔터가 촬영 중 언제라고 렌즈 교체가 용이한 구조를 가지고 있는 장점 등으로 렌즈 교환용 카메라에 주로 적용되었던 방식이라 할 수 있다.
▶ 전자 플래시 동조 (Flash sync)
렌즈 셔터의 가장 큰 장점 중의 하나는 대부분의 셔터 속도(특히 고속 셔터)에서 전자(순간광) 플래시 동조가 가능한 점이다. 렌즈 셔터에서 전자 플래시 고속 동조가 가능한 것은 셔터의 위치에서 오는 이점으로 포컬 플레인 방식이 셔터가 완전히 개방되는 셔터속도에서만 플래시 동조가 가능한 것과 대조된다. 부연해서 설명하면, 렌즈셔터는 조리개 또는 그에 근접하는 부분에 셔터가 위치하므로 어떠한 상태의 개방에서도 촬상면의 모든 곳에 동시에 노광이 가능하다.(포컬플레인 셔터가 완전 개방된 상태와 동일한 효과) 하지만 스프링 장치에 의해 구동되는 기계식 렌즈 셔터의 경우 최대 셔터 속도가 1/500 정도가 한계였다. 이후 셔터 작동의 메커니즘 개선으로 현재는 이보다 빠른 셔터 속도에서 플래시 동조가 가능하다. (스프링 등 물리적 힘에 의해 작동하는 기계식 렌즈 셔터는 개폐 작동의 물리적 한계가 있고 보통 1/500 셔터 스피드에 해당했다. 기계식의 셔터와 달리 전자 셔터는 디지털 이미지센서의 노광 속도-셔터스피드-를 전자적 점멸방식으로 제어하는 방식이다. 하지만 전자 셔터의 작동 매커니즘상 플래시 사용이 제한되는 경우도 있다)
포컬 플레인 셔터의 경우 완전개방 셔터 속도(막이 움직이는 속도)에 따라 차이가 있는데 통상 1/80 또는 1/250 (오래된 구형 기계식 카메라의 경우에는 1/55나 1/60의 동조 속도를 가지는 경우도 흔하다)에서 플래시 동조가 가능하다. 일정 셔터 속도(완전개방 셔터 속도)에서만 제한적으로 플래시 동조가 이루어지는 점은 포컬 플레인 셔터의 손꼽히는 단점 중의 하나이다.
전자 플래시는 휴대의 장점을 살리기 위해 작은 형태로 만들어지고 충분한 광량 확보 등을 위해 크세논(제논) 방전관을 순간적인(아크 방전) 발광을 활용하는 대표적인 순간광 조명이다. 전자 플래시의 순간광은 일반적으로 1회 발광 시에 약 1/300~1/1000 sec의 짧은 발광 지속 시간(듀레이션 타임)을 갖다.
이러한 포컬 플레인 셔터의 고속 셔터에서의 동조 문제를 해결하기 위하여 HSS(High-Speed flash Sync) 방식이 적용되기도 한다. 이 방식은 전자 플래시의 발광 방식을 연속 발광(또는 일정 순간까지 플래시 발광을 유지)하는 방식이다.
▶ 고속 셔터
렌즈 셔터의 단점으로 대표적으로 손꼽히는 것 중 하나가 고속 셔터의 구현에서의 한계이다. 렌즈 셔터의 구조적 문제로 기계적 성능의 한계에 도달하여 렌즈 셔터는 1/500을 최고 속도로 하는 경우가 많은데 이는 기어나 캠, 스프링 등 기계장치로 낼 수 있는 한계 최고 속도였다. (최근에는 전자 셔터-카메라의 셔터 속도를 전기적으로 조절하는 셔터, 즉, 이미지센서에 축적되는 전하량을 조절하는 방식-를 병행하여 전자 셔터로 고속 셔터 스피드를 보완하는 방식이 사용되기도 한다)
포컬 플레인 셔터의 경우에도 최대 고속 셔터에서의 물리적 제한은 있지만 렌즈 셔터보다는 빠른 고속 셔터가 가능하다. 고속 셔터에서의 방식은 선막과 후막이 교차하는 틈으로 노광을 시켜 적정 노출을 확보하는 방식이다. 주행 거리가 긴 가로 주행 방식보다 세로 주행이 고속 셔터를 구현하는데 더 유리하다. 이미지 센서의 크기도 최대 고속 셔터 속도에 영향을 미친다. 큰 포맷 일수록 셔터 장치가 크고 무거워지므로 고속 셔터에 불리하다.
하지만 포컬 플레인 셔터의 이러한 고속셔터 방식은 고속으로 이동하는 물체를 촬영할 경우 피사체가 일그러지는 문제(젤로 현상 -Jello effect-)가 발생하는 단점이 있다. 이는 포컬 플레인 셔터의 주행 방식(상하, 좌우) 그리고 이동하는 물체의 운동방향에 영향을 받는다. 렌즈 셔터의 경우에는 고속 셔터에서 빠르게 이동하는 물체 상의 일그러짐 문제에서 자유롭다.
▶ 촬상소자(필름 또는 이미지센서)의 크기에 따른 문제
포컬 플레인 셔터의 경우에는 촬상소자의 면에 수평하게 위치하고 촬상소자의 전면을 가리는 구조여야 하므로 촬상소자의 크기에 영향을 받는다. 따라서 중/대형 필름 포맷의 경우에 포컬 플레인 셔터를 적용할 경우 크기가 커지고 고속 셔터 구현이나 촬영 시 셔터 쇼크 문제 그리고 무게 증가와 제조 비용 증가 등의 문제가 발생한다. 따라서 중/대형 필름 포맷 카메라에서는 렌즈 셔터를 채택하는 경우가 많다.
이미지 센서의 크기가 매우 작은 카메라의 경우에는 포컬 플레인 셔터의 문제로 지적되는 제조비용이나 셔터 충격 등에서 비교적 자유롭다. 이미지 센서가 작으므로 매우 작고 가벼운 형태의 포컬 플레인 셔터 제작이 가능하고 따라서 작고 빠르고 고속으로 작동할 수 있다. 이는 플래시 동조 셔터 속도 또한 상승시킬 수 있다. 최근의 작은 이미지 센서의 카메라에서도 포컬 플레인 셔터가 적용될 여지도 있다.
▶ 대구경 렌즈와 렌즈(센트럴) 셔터
렌즈 셔터의 경우 보통 조리개(바로 후면)에 위치하므로 대구경의 밝은 렌즈를 만들 때에는 렌즈의 조리개 개구의 크기가 증가하는 만큼 셔터의 크기(구경) 또한 증가하여야 하고 (앞에서 기술한 촬상소자 크기에 따른 포컬 플레인 셔터의 문제와 동일하게) 고속 셔터의 구현, 셔터 쇼크, 무게와 제조 비용의 증가 문제가 있다. 따라서 커지고 증가한 렌즈 셔터의 문제는 렌즈 셔터가 갖는 고유한 장점이 희석되므로 대구경의 밝은 프라임 렌즈에서는 포컬 플레인 셔터방식이 좀 더 유리한 측면이 있다.
▶ 셔터 충격과 제조비용 등
최근의 고화소, 고화질의 이미지 촬영이 가능한 카메라는 흔들림에 매우 취약하다. 이를 방지하기 위한 기술로 손떨림 방지 등등의 기술이 보편화되는 추세다. 이에 더불어 미러 충격이나 셔터의 충격을 줄이기 위하여 많은 노력을 기울이고 있는데, 포컬 플레인 셔터는 촬상소자의 크기가 클수록 구동 충격이 클 수밖에 없다. 렌즈 셔터는 촬상소자면의 크기에 영향이 없고, 구동상의 셔터충격 또한 포컬플레인 셔터에 비해 상대적으로 매우 적다는 점이다. 비교적 작고 가벼운 셔터날을 구동시키므로 포컬플레인 셔터에 비해 매우 양호한 셔터 충격을 보인다.
모든 판매를 위한 제품의 숙명은 돈(제조비용)에서 자유로울 수 없는 것인지, 언제나 제조비용이니 제품의 가격 등을 언급하지 않을 수 없다. 셔터 단품의 가격만을 단순 비교한다면 일반적인 크기와 구동 구조 등을 감안하면 포컬 플레인 셔터가 렌즈 셔터에 비해 고가이다.
1960년 이후 소형(35mm) 필름 판형의 렌즈셔터 카메라 출시가 급격히 증가하였는데 이 당시의 카메라 시장의 흐름을 보면 그 원인을 쉽게 짐작해 볼 수 있다. 소형 필름 판형으로 휴대성이 좋고 렌즈 교환이 가능한 RF 카메라(라이카의 바르낙과 M 시리즈 카메라와 자이스 이콘의 콘탁스와 이를 복제한 여러 제조사의 유사한 카메라)가 1950년대까지 일반 소형 카메라 시장을 주도했지만 1960년 이후, 렌즈 교환형 SLR 카메라의 본격적인 등장으로 렌즈 교환형 고급 카메라는 SLR 카메라가 주도하였고, 대중적이고 보다 저렴한 소형 카메라의 출시 요구가 강해지자 RF 카메라를 대체할 새로운 활로를 찾던 카메라 제조사들은 보다 단순화하고 가격을 대폭 낮춘 소형(콤팩트) 카메라 개발과 제조에 매진하였다. 제조비용과 소비자의 저렴한 카메라 요구에 부흥하기 위해 렌즈 교환이 아닌 고정형 렌즈 카메라가 대안이 되었고 고정형 렌즈 카메라에서 장점을 가질 수 있는 렌즈 셔터가 본격 장착되었다. 콤팩트 카메라에서 렌즈 셔터는 앞에서 설명한 것 이외에도 몇가지 특출난 장점이 있는데 대표적으로 카메라 플래시가 내장된 컴팩트 카메라가 등장하고 플래시와 동조 가능한 셔터 속도에 큰 제한이 없는 렌즈셔터로 편리함이 대폭 향상 되었으며, 저렴하고 대중적인 ‘컴팩트 카메라’가 시장이 급격히 성장하여 렌즈 교환이 가능한 고급형 SLR 카메라와 함께 아마추어와 전문가를 모두 아우를 수 있는 소형 포맷 카메라 시장을 양분하며 주도하였다.
컴팩트 카메라의 렌즈 셔터는 셔터를 눌러도 촬영에 따른 작동 충격이 거의 없고 소리도 작은데, 이는 셔터 충격과 미러 충격이 동시에 발생하는 SLR 카메라에 비해서는 훨씬 정숙하였고, 포커 플레인 셔터를 장착하는 렌즈 교환형 RF 카메라(포칼 플레인 셔터 방식)에 비해서도 셔터 충격이 최소화된다.
다시 한번 간략하게 렌즈 셔터의 장점은 정리하면, 포컬 플렌인 셔터에 비해 상대적으로 제조 비용이 저렴하고 셔터 작동 소음이나 충격이 작아서 촬영 시 충격으로 결과물이 흔들리는 것을 방지할 수 있으며,. 셔터 속도의 제한 없이 고속 셔터에서도 플래시와 동조가 가능하다. 그리고 렌즈 셔터의 경우 셔터와 조리개 역할을 동시에 수행하는 구조로 이루어진 경우도 있으며 셔터박스가 렌즈 부분에 위치하므로 카메라 본체의 내부 공간 확보에 유리하다.
렌즈 셔터식 카메라의 프로그램 셔터는 셔터 날개가 조리개 날개의 몫까지 겸하도록 한 것이 있다. 이 종류의 셔터는 조리개 구멍에 해당하는 정도만 셔터 날개가 열리게 되어 있어 셔터 날개의 운동거리가 짧고, 노출시간도 1/1000초나 1/2000초로 짧게 작동시킬 수 있다. 프로그램 셔터는 전자회로에 의해 노출이 제어되며, 카메라 몸통 전판(前板)에 셔터기구와 전자부품이 배치되어 비하인드 렌즈 셔터(behind-the-lens shutter)의 형식으로 되어 있다.
<출처> 네이버 지식백과 셔터(Shutter) '두산백과'
렌즈(센트럴) 셔터 중 대표적인 제조사로 독일의 compur와 Prontor, 그리고 일본의 코팔, 세이코 등이 유명하다.
디지털 이미지 센서(CMOS) 젤로 효과(현상)의 발생 원인과 대응법 / Jello effect cause and solution
Notice - 얄팍한 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다. 디지털카메라의 이미지 센서에 대한 주
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전자 선막 셔터의 고속 셔터 스피드에서의 문제 / Electronic front curtain shutter at fast shutter speeds
Notice - 얄팍한 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다. 디지털카메라의 이미지 센서와 셔터에
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