카메라 렌즈의 구조와 원리 그리고 종류에 대해서

렌즈의 구조와 원리

빛을 투과 ·반사 ·분산시키면서 빛을 촬상소자에 전달하는 도구로 대개 유리 혹은 플라스틱으로 만들어집니다. 렌즈는 빛을 모아주는 볼록렌즈와 빛을 오목하게 퍼지게 하는 오목렌즈로 구성되어 상을 형성합니다. 렌즈에는 초점을 조절할 수 있는 초점 링, 줌렌즈에는 줌 정도를 조절하는 줌 링, 조리개의 수치를 조절하는 조리개 링 등 다양한 조절 링이 있습니다. 카메라 렌즈는 여러 장의 렌즈로 구성되어 빛을 모으고 상이 맺는 곳을 만들어 CMOS) 면에 선명한 화상을 만드는 데 도움을 주는 도구를 말합니다. 렌즈의 밝기는 렌즈가 얼마나 빛을 잘 받아들이는지를 나타내는 것인데 보통 빛을 잘 받아들일 수 있는 밝은 렌즈를 선호합니다. 이러한 밝은 렌즈가 되려면 초점거리가 짧고, 구경이 클수록 더 밝아집니다. 밝기의 표현을 유효구경 : 초점거리의 비율로 표현합니다.

렌즈의 화각 

초점거리가 다른 렌즈는 화면에서 표현하는 범위가 다른데 화각이라는 것은 렌즈가 표현해내는 화면의 범위를 말합니다. 화각이 넓을수록 더 넓은 범위 촬영할 수 있으며 좁을 경우에는 망원경과 같은 느낌으로 연출하는 것이 가능합니다. 렌즈에서 초점거리란 렌즈가 어느 정도 화상을 촬영할 수 있는지를 알려주는 지표라고 할 수 있는데, 초점거리가 긴 렌즈를 일반적으로 망원렌즈라 하고, 초점거리가 짧은 렌즈를 광각렌즈라고 합니다. 렌즈를 나누는 기준으로 초점거리에 따라 표준, 광각, 망원 렌즈로 분류하기도 하는데, 표준 렌즈란 화면 즉 촬상소자 면의 대각선 길이와 유사한 길이의 초점거리를 가진 렌즈를 말합니다. 카메라의 크기에 따라 화면의 길이가 표준 렌즈가 달라진다. 표준렌즈는 인간의 육안과 가장 비슷한 화상의 크기와 원근감을 가지는 가장 일반적인 렌즈라고 할 수 있습니다.

 

광각렌즈

광각렌즈는 표준렌즈보다 초점 거리가 짧은 렌즈를 말합니다. 35mm DSLR의 렌즈는 24mm, 35mm처럼 50mm 이하의 렌즈를 말하는데, 광각 렌즈는 화각이 넓은 렌즈로 비교적 피사계 심도가 깊고 원근감이 과장되는 효과를 가집니다. 광각계열의 렌즈가 많이 포함된 렌즈를 줌 렌즈라 합니다. 광각 렌즈 중 16mm와 같이 초점거리가 극도로 짧은 렌즈로는 어안렌즈가 있는데 어안 렌즈는 물고기 눈처럼 렌즈가 튀어나와 있어서 180도의 넓은 화각을 갖습니다. 광각 렌즈의 경우 초점거리를 짧게 만들어야 하는데, 카메라에는 45도의 거울이 설치되어 있어서 광각렌즈를 설계하는 데 어려움이 있고 주로 광각 렌즈의 설계 방법으로 렌즈의 제2 주점이 렌즈 뒤편에 설계되는 형태의 렌즈를 말합니다.

 

망원렌즈

초점 거리보다 렌즈의 물리적 거리가 짧은 장초점 렌즈의 특수한 형태를 말하는데 이런 기능은 더 짧은 초점 거리의 장초점 렌즈를 만들기 위해 빛의 경로를 확장하는 텔레포트 그룹으로 불리는 특별한 렌즈의 조합으로 실현합니다. 가까이에서 촬영하기 힘든 경우 주로 촬영하는데 원근감이 압축되어 비교적 거리보다 물체 간의 거리가 가까워 보이는 현상을 보입니다.
단점으로는 초점거리가 길어진 경통을 가지는데 이게 기동성을 떨어트립니다. 그래서 그 부분을 보완하기 위해 반사망원 렌즈를 사용하기도 합니다. 반사망원 렌즈라는 것은 볼록 거울을 집광성을 이용해 2번 반사하여 비교적 초점거리를 줄인 렌즈를 말합니다. 반사망원 렌즈를 사용했을 때 장점으로는 경통의 길이를 줄일 수 있어 휴대성이 조리개를 설치할 수 없어서 고정 조리개를 이용해야 합니다. 

 

렌즈의 설계

렌즈의 일반적인 설계는 가까이에서 크게 물체를 촬영하기 어렵게 되어 있는데 그 부분을 보조도구인 클로즈업 렌즈, 접사 링 등을 통해 근접해서 촬영하는 것이 가능합니다. 다만 수차로 인해 화질이 떨어지는 단점을 가지고 있는데 이러한 렌즈를 마크로 렌즈 또는 마이크로 렌즈라고도 합니다. 근접 접사 촬영을 위해 특수 설계된 렌즈를 말합니다. 틸트 시프트가 가능한 렌즈를 TS 렌즈를 말하는데 제조사에 따라 동일한 기능을 하는 렌즈를 PC 렌즈라 합니다. TS, PC 렌즈는 대형 카메라의 무브먼트 기능을 가지고 있는 렌즈로 초점면의 조절 혹은 라이즈 폴이 가능한 경우도 있습니다. 틸트 시프트 카메라는 왜곡을 일부 수정하는 것도 가능하며, 역으로 틸트를 하게 되면, 포커스가 상하 혹은 좌우의 포커스가 나가는 현상을 만들 수도 있습니다. 고의로 수차를 만들어 상의 선명도를 흐리게 만들어 부드러운 화상을 만들도록 설계된 렌즈를 연초점 렌즈라 하고 렌즈에 따라 흐린 정도를 조절할 수 있도록 제작된 것들도 있습니다. 그 밖에도 다양한 장비가 있는데 후드는 렌즈로 들어오는 불필요한 빛을 차단해주는 역할을 하는 렌즈 장비를 말하며 플레어 제어에도 도움이 되고, 렌즈를 보호하는 기능이 있습니다. 카메라에서 선글라스와 같은 효과를 내는 것인 필터가 있는데, 렌즈 앞에 끼워서 사용하는 것으로 무색의 필터에서는 유색, 그라데이션 형태의 필터에 이르기까지 다양한 형태의 필터가 존재한다는 것이 아닌 렌즈의 화각에 따라 다양한 크기와 모양의 후드가 있습니다. FL 필터는 형광등 아래서 촬영하면 형광등 특유의 스펙트럼에 의해서 녹색이 도는 사진이 만들어지는데 녹색의 보색인 마젠타색으로 만들어진 필터로 녹색이 도는 사진을 정색으로 만들어줍니다. 마젠타색이랑 자홍색의 하나인데 컴퓨터 화면 등의 RGB 가산혼합에서 빨강과 파랑을 동일하게 혼합했을 때 나타나는 색을 말합니다. 가장 비슷한 색으로는 분홍색이 가장 비슷하나 분홍색과는 다른 색이 있습니다. PL 필터는 편광 필터로 빛을 걸러주는 역할을 하는데 유리나 수면의 반사에 비친 빛을 차단하여 제어하는 것이 가능합니다. 컬러 사진은 색 콘트라스트를 높여주는 걸 가능하게 해줍니다.