Notice - 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다.
일전 초점 호흡/포커스 브리딩(focus breathing)에 대해서 설명했었는데, 좀 더 보충해서 설명했어야 할 내용이 빠졌다. 초점 호흡에 대한 설명은 이전 수다의 링크로 대신하자.
<카메라와 렌즈의 구조 36> 초점 호흡 (포커스 브리딩)에 대하여 / About focus breathing
Notice - 얄팍한 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다. 일반적인 상황에서는 거의 잘 언급되지 않는, 그래서 용..
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초점 호흡은 스틸 이미지 촬영보다는 녹화된 영상 결과물에서 포커싱에 따라 초점 거리가 변하고 이에 따른 미세한 배율 변화와 포커싱 이동에 따른 촬영 범위(화각)가 변한다. 아주 미세하지만 의도하지 않은 줌인 또는 줌 아웃한 것과 같은 효과가 발생하므로 이를(초점/포커스 이동에도 광학계의 초점거리가 영향을 받지 않도록) 최대한 억제한 광학 설계에 대해서도 관심이 간다.
포커스 브리딩을 억제하기 위해서는 배율 요소군과 포커스 요소군이 분리되는 광학 설계/구조가 요구된다. 아래에서 언급할 내부 포커스 방식 그 자체가 포커스 블러딩을 억제하는 방식은 아니지만, 배율/초점거리 가변 구성요소와 포커싱 구성 요소군을 분리하고 초점 조정 시에 포커스 구성 요소군만 이동하므로, 초점 이동에 배율 변화를 야기하지 않으므로 포커스 브리딩을 당연히 줄어든다. 이를 내부에서 포커스가 이루어지는 방식이란 의미에서 이너 또는 이터널 포커스 등으로 불린다. (이너 포커싱 방식 또한 이전 수다의 링크로 자세한 내용은 대신하자)
<카메라와 렌즈의 구조 I> 렌즈의 초점(포커스) 구동 방식에 대하여 / Construction of camera - How the camera lens moves a focus. (What happens when you focu
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..
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- 매크로 렌즈와 이너 포커스 그리고 플로팅 요소 시스템(근거리 보정 시스템)
매크로 렌즈의 경우, (매크로 렌즈의 초점 거리에 따라 조금씩 차이는 있지만) 피사체와 매우 근접하는 방식 + 큰 확대 배율을 통해 촬영하는 렌즈를 말한다. 배율 요소와 포커스 구성 요소를 분리하고 포커스 구성 요소만을 움직여서 초점을 맞추는 이너 포커스 방식은 상대적으로 포커스 구동 요소의 무게를 줄일 수 있어서 빠르고 정숙한 AF 구현이 가능하다. 이와 동시에 배율 요소와 포커스 요소가 분리되므로 초점 호흡(포커스 블러딩)이 억제/완화된다. 달리 설명하면, 최근 매크로 렌즈들은 최단 촬영에서 무한대까지 넓은 촬영(포커싱) 범위를 가지도록 설계되어야 하므로 이에 따라 전체 광학 요소가 이동하는 일반적인 포커스 맞추는 방식은 실제 광학계의 이동 경로가 매우 길게 설계되어야 해서 매우 불편하다. 즉, 매크로 촬영을 의한 근접 촬영과 일반적인 무한대 촬영 등 포커싱에 따른 광학계의 전후 이동 거리가 길어서 만들기도 곤란하고 촬영에서 운용하기도 힘들다. 매크로 렌즈에서 전체 요소군이 이동하는 방식보다는 광학 구성에서 포커싱과 관련된 요소를 분리해서 설계하는 "이너/인터널 포커스 시스템/설계"의 장점이 두드러지는 대표적인 렌즈가 아닐까 생각한다.
일반적으로 거의 대부분의 렌즈들에서 포커스가 근접한 가까운 피사체를 촬영할 수록 수차와 필드 곡률이 증가한다. 따라서 근접 촬영일수록 주변부의 화질이 나빠진다. 매크로 렌즈의 경우, 매우 근접해서 촬영하는 것을 주목적으로 하는 렌즈이고, 따라서 초근접 촬영에서 수차 증가와 주변부 화질 저하에 대응하기 위하여 광학 설계에서 포커스 요소 시스템(니콘의 경우 근거리 보정 시스템-Close-range Correction system)이 적극적으로 활용된다.
- 이너/인터널 포커스와 플로팅 요소 시스템
이너 포커스 시스템은 줌 렌즈 등에 주로 채택/활용되지만, 일부 단렌즈(매크로 또는 시네마 타입의 영상용 단렌즈)에도 적용되며 최근에는 최대 개방 조리개의 성능을 대폭 향상하느라 비대해지고 무거운 광학계를 가진 역 초점/레트로-포커스 타입의 광각 단렌즈에도 활용되는 등 그 적용 범위가 광범위해지고 있지 싶다.
이너 포커스 시스템은 기존 광학 설계의 렌즈에 비해 뚜렷한 장점(경통의 물리적 길이 변화가 없고, 넓은 포커싱 범위에서의 효과적인 광학 수차 감쇄 성능, 빠른 AF 포커싱에 유리하며, 부가적으로 포커스 브리딩 효과의 억제)이 있지만, 기존 전통적인 광학 단렌즈 설계 방식과는 확연히 다른 복잡한 설계(주로 컴퓨터를 활용해야 가능한)를 적용하여야 하고, 상대적으로 제조 비용 또한 높아서 가성비가 그리 좋다고 하기는 곤란하다. 초점거리/배율 구성 요소와 포커스 구성 요소를 분리해야 하므로 렌즈/광학계의 전체 외형이 기존 단렌즈의 최소/최적화에 비해 상대적으로 길어진다는 점도 휴대성이나 장착 밸런스 측면에서 단점이라고 할 수도 있겠다. 언뜻 생각하면 이너 초점 방식 때문에 렌즈가 무거워진 것인지, 무거운 렌즈의 성능 향상을 위해서 이 시스템이 적용된 것인지 헷갈린다. 아마도 '계란과 닭'의 선후 문제처럼 선뜻 해답을 찾기 어렵다.
포커스 브리딩 억제를 위한 렌즈 선택에서도 고민에 빠질 수밖에 없다. 가성비와 작고 가벼운 렌즈라는 측면에서 기존 광학 설계의 렌즈들이 분명한 장점이 있는 반면에 포커스 브리딩은 억제되지 못한다. 이를 억제하기 위해 이너 포커스 시스템을 채택한 렌즈는 이 기능에선 더 이점이 있겠지만, 상대적으로 더 비싸고, 내부의 구성요소 간 구동 메커니즘이 복잡하며, 상대적으로 무겁고, 외형적으로 더 길어진 형태의 렌즈라는 단점도 있다. 선택은 각자의 주머니 사정과 성능, 그리고 각자의 취향 사이에서 고민해야 할 듯하다.
구성 요소가 많고, 초점거리/배율 변화가 주가되는 줌 렌즈에서 이너 포커스 시스템은 우선으로 고려되는 방식이 되었다. 그리고 이너 포커스 시스템 도입으로 인한 장점으로 외부 경통 길이 변화 없는 점은 (최근 자주 언급되는) '방진 방적' 등의 설계에 더 유리한 면이 있다.
개인적으로는 동글동글한 렌즈 외형 측면과 치솟는 가격은 결코 마음에 썩 내키지 않지만, 새로운 광학 설계와 기술에 대해서 까지 부정적이고 싶지는 않다. 최근 플로팅 포커싱 시스템을 활용하지 않은 렌즈에서도 자이스 Otus 류의 디자인을 적용한 렌즈들이 늘어나는 것을 보면 사용자의 평가에서 호의적인 면도 있는 듯하다.( Otus나 Milvus류의 비슷한 외형을 가지고 있다는 이유만으로 이너 포커스 시스템이 적용되었다고 생각하면 혼란에 빠질 수 있겠다)
댓글로 남겨주신 질문에 대해 답변한 내용을 첨부해야겠다. 역시 혼자 하는 망상은 허점이 많고, 질문에 답을 찾으며 더 많은 생각을 하게 되는 것 같다. (댓글로 작성한 답변을 그대로 붙여 넣기 하였다)
"먼저, 주밍/초점 거리의 가변은 배율의 문제이며, 포커싱과는 분리하여 설계할 수 있습니다.(단, 몇 가지 한계가 있는데 이는 말미에서 다시 언급하겠습니다) 렌즈의 포커스 작동 방식에 대해서는 이전 수다를 참고하시는 것이 좋겠습니다. 따라서, 배율(초점거리) 변화 없이 포커스 요소군 만의 이동/작동으로 포커싱이 가능한 구조라면 초점거리의 변화 없이 포커싱이 가능할 것입니다. 이는 포커싱 시에 초점거리가 변해서 화각에 영향을 주는 일명 '포커스 브리딩(focus breathing)'으로 일컫습니다. 이를 억제하는 방식 또한 앞에서 언급한 광학계의 구성 요소 중 배율 요소와 포커싱 요소를 독립적으로 설계하여 포커스 브리딩을 억제하는 설계가 가능합니다. (이 또한 포커스 브리딩에 대한 이전 수다가 있습니다. 참고하세요!)
"카메라의 초점을 조절할 때, 초점거리(배율)에 영향을 주는가? 안 주는가? 이는 현실적인 렌즈/광학계 제조의 방식과 기술의 한계로 (앞에서 언급한 방식을 적용하여 최대한 억제할 수 있지만,) 완전히 제거하기는 어렵지 싶습니다.
이는 현재 광학계 요소를 유리나 합성 수지(플라스틱)을 사용하고, 이 소재들의 굴절률을 가변/선택적으로 조절할 수 없기 때문에 포커스를 이동하기 위해서는(즉, 촬상면에 맺히는 광선이 한 점에 모이도록 조절) 포커스 요소가 앞뒤로 이동할 수밖에 없고 이때 미세하게나마 초점 거리 또한 영향을 받게 되지 싶습니다. 생물체의 눈은 수정체의 두께를 조절하여 굴절률의 변화를 가져와 초점거리의 변화 없이도 포커싱이 가능합니다. 카메라 렌즈 광학계의 이런 문제는 앞으로 유기체 광학 요소 등이 만들어진다면 광학기기에서도 초점거리 변화 없이도 포커싱이 가능한 즉, 사람 눈과 같은 방식의 렌즈도 가능할 것입니다. (유기체 광학 요소의 굴절률을 어떻게 조절/제어할지는 또 어려운 문제겠지요;;)
다시 정리하면, 광학 유리로 만들어지는 현재의 광학계 설계/제작 방식에서 광학 설계의 발전으로 포커스 브리딩(포커싱으로 인한 초점거리 변화)을 억제하는 설계는 가능하지만, 소재의 한계 등으로 현재까지 상용화된 렌즈 중 초점 조절 시 초점 거리 변화에서 완전히 자유로운 렌즈는 없다고 생각합니다. 참고로 포커스 블리딩 억제하는 광학 설계를 '플로팅 포커스 시스템' 등으로 불리기도 합니다.(플로팅 포커스 자체가 포커스 블리딩 제거만을 위한 설계는 아닙니다만, 그 외에도 여러 장점이 있습니다)"
