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쉽게 이해하는, 카메라구조 렌즈구조 바디구조

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• Most searched keywords: Whether you are looking for 쉽게 이해하는, 카메라구조 렌즈구조 바디구조 Updating 안녕하세요. 웅다루입니다. 카메라, 사진관련 지식들을 포스팅하겠다고 마음을 먹었을때, 큰 고민없이 아는거 써놓으면, 필요하신 분들이 읽게 될거고, 조금이나마 도움이 되신다면, 그걸로 된거아닌가 하는 식으..
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Rockguy Story :: 렌즈 이야기: 카메라 렌즈의 구조와 명칭, 기능

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카메라구조와 원리

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사진이야기 (5), 카메라 구성요소와 렌즈(lens)의 종류

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카메라 렌즈 구조

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KR20070102115A – 렌즈 모듈 및 렌즈 모듈이 포함된 카메라 모듈
– Google Patents

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  – Google Patents 본 발명에 의한 렌즈 모듈은 조리개; 정의 굴절력으로서 상기 조리개를 통과한 빛 … 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 구조를 개략적으로 도시한 … …
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  – Google Patents 본 발명에 의한 렌즈 모듈은 조리개; 정의 굴절력으로서 상기 조리개를 통과한 빛 … 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 구조를 개략적으로 도시한 …
  본 발명에 의한 렌즈 모듈은 조리개; 정의 굴절력으로서 상기 조리개를 통과한 빛을 굴절시키는 제1렌즈; 부의 굴절력으로서 상기 제1렌즈를 통과한 빛을 굴절시키는 제2렌즈; 및 부의 굴절력으로서 상기 제2렌즈를 통과한 빛을 굴절시키는 제3렌즈를 포함하는데, 본 발명에 의한 렌즈 모듈은 상기 제3렌즈를 통과한 빛을 디지털 신호로 변환하는 이미지센서; 및 상기 이미지센서 및 상기 제3렌즈 사이에 위치되는 필터와 함께 카메라 모듈을 구성할 수 있으며, 상기 제1렌즈, 제2렌즈 및 제3렌즈는 비구면 렌즈로 구비된다.
  본 발명에 의하면, 광학 전장의 길이를 축소시킬 수 있고 백포커스 길이가 조정되어 필터를 위치시킬 수 있는 여유 공간이 확보될 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 주광선의 최대 사출각이 최소화되어 이미지 센서에 입사되는 화상 주변부의 쉐이딩(Shading) 현상을 방지할 수 있고, 수차가 안정적으로 유지되면서도 전체 렌즈계의 길이가 최소화되어 슬림화되는 이동통신단말기에 탑재될 수 있는 크기의 렌즈 모듈을 제작할 수 있다.

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<카메라와 렌즈의 구조 28> 카메라 렌즈의 초점 조정(포커스 이동) 원리와 접사 튜브 그리고 접사 필터 / Principle of Camera focus – Extension tubes & close-up filter

Notice – 얄팍한 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다.

카메라와 렌즈의 구조에 대한 수다에서 가장 우선적으로 다루었어야 할 주제였지만, 너무 당연해 보이는 부분이라 간과한 듯하다. 사실, 이에 대해 수다를 시작하려니 모두 알고 있을 만한 내용을 장황하게 다루는 꼴이 아닐까 의구심이 들기도 하지만, 접사 튜브나 접사 필터의 원리에 대해 궁금해하는 경우를 종종 보았고, 이에 대한 답도 여기서 찾을 수 있으므로 한번 수다의 주제로 삼아도 괜찮을 듯싶다. (사실, 기초/기본이 제일 어렵다고 생각한다. 이게 뭐 어려울 것 있냐고 할 수 있지만, 일정 수준-지금도 이해하는 수준은 매우 저급하지만- 이해하고 수다의 대상으로 삼으려고 기다렸던 것이었는지도 모른다)

소소한 궁금증에 대한 정리 차원으로 시작한 수다가 연작이 되면서 본의 아니게 전문 지식이라도 다룬 마냥 거창 해지는 꼴이 영 달갑지 않다. 수차례 이야기했던 바이지만, 단지 수박 겉핥기식의 사소한 잡설에 불가하므로 큰 의미 부여는 하지 않았으면 한다. 간혹 ‘이게 왜 이런건까?’라는 뜬금없는 사소한 궁금증에 대해 가볍게 나누는 수다이며, 해당 전문 분야에 종사하는 것을 목표로 하지 않는 한 ‘알아도 그만 몰라도 그만’이니 부담 없이 달려보자.

▶ 카메라 초점 조정(이동)의 원리 / Principle of Camera focus

근경이나 원경에 따라 초점을 이동하는 방식에 대해 우리는 경험적으로 렌즈(광학계) 경통이 길어지거나 내부의 움직임 등으로 조절된다는 것을 알고 있다. 그 대체적인 양태는 근거리에서는 렌즈의 광학계가 앞으로 전진하고, 원거리에서는 후진이 이루어진다. 이는 다르게 표현하면 촬상소자에 상이 맺히는 면(상면)과 광학계 간의 거리 조절로 이루어진다고 할 것이다.

출처 – 구글링

구글에서 가져온 이미지를 보며 수다를 나눠보자. 사선으로 표현된 추적선이 조금 과장되어 있지만, 이해하는데 큰 어려움은 없어 보인다.

Lens (이하 ‘렌즈의 광학계’)는 그 구성에 따라 일정한 굴절률을 가지고 입사되는 빛(광선)의 각도(입사각)에 따라 출사(사출)되는 빛 또한 렌즈(광학계) 굴절률의 영향을 받아 (입사각에 굴절률이 반영된) 일정한 각도로 출사(사출) 된다. 즉, 근접한 피사체는 렌즈 입사각이 (광학계의 광축을 기준으로) 크고, 원거리의 피사체 일수록 입사각이 광축에 수평에 가까워 (무한대에서 광축과 수평으로 입사)진다. 입사한 광선은 광학계를 통과하며 굴절률의 영향을 받아 그 출사각에도 영향을 미치고 한 점으로 교차하는 위치(초점이 맞게 되는 지점) 또한 달라진다. 다시 말하면 피사체의 위치에 따라 상이 또렷하게 맺히는 상면 또한 영향을 받아서 초점이 맞는 지점이 변한다. 따라서 광학계를 통과한 빛(광선)이 필름이나 이미지 센서의 촬상면에 초점이 맞는 상으로 맺히기 위해서는 렌즈의 광학계(전체 또는 일부의 포커스 구성 요소)와 촬상면 간의 거리가 피사체의 위치에 맞게 조정되어야 하며 이 과정이 ‘초점 조정(focusing)’이라 하겠다.

초점 조정의 방법 또한 렌즈의 광학계 (전체 또는 일부 포커스 구성 요소)를 이동하는 방식과 촬상면(센서)을 이동하는 방식을 생각해 볼 수 있다. (또는 광학계와 촬상소자면이 모두 각자 연동하여 움직이는 방법도 있을 수 있겠다) 현실적으로 필름이나 이미지 센서 면이 이동하는 방식보다 광학계(전체 또는 일부의 포커스 요소군)가 이동하는 것이 일반적이고 안정적인 구동 방식이므로 상용 카메라나 캠코더의 광학계가 이동하여 촬상(소자) 면과 거리 조절의 방식을 취한다고 생각한다.

렌즈의 광학계가 움직이는 것이 아니라 촬상면이 이동하는 방식도 상용 제품으로 다시 등장할 여지 또한 있겠다. 즉, 렌즈 광학계가 앞뒤로 움직이는 것 대신에 이미지 센서가 앞뒤로 움직여 포커싱 하는 방식이며 최근에 카메라 본체에 적용되어 이미지 센서가 손 떨림에 대응하여 5축 흔들림 안정기(손떨방) 등을 생각해보면 기술적으로 그리 어려워 보이지 않는다. 필름 카메라에서는 필름 면을 이동시켜 거리 조정하는 구조에 어려움이 있었지만, 디지털 이미지 센서에서는 보다 용이하게 적용 가능하지 싶다. 특히 렌즈 고정형의 소형 카메라나 휴대용 전자기기의 카메라 모듈에서는 꽤 유용한 방식이 아닐까 싶다. (하지만, 장점만 있는 것은 아닌데, 광각에서는 작은 이동거리만으로 포커싱이 가능하지만, 장초점 거리/망원 렌즈나 매크로 촬영 등의 조건에서는 이동 폭이 확대되어야 해서 그리 효율적인 방법은 아니지 싶다)

근래에는 심심찮게 제품화되는, 광학계 전체가 아니라 일부 요소(Focus 그룹 요소)만을 이동함으로써 초점 조정이 가능한 광학 설계 렌즈, 흔히 이너 포커싱(플로팅 포커스 시스템)으로 불리는 방법도 있다. 하지만 이 또한 외형적 변화는 나타나지 않지만 내부에서 광학 일부 요소(포커스 구성요소군)들의 이동으로 초점면과 광학계의 거리 조절과 동일한 작용을 한다. 추후, 이너 포커싱이나 플로팅 포커스 시스템, 그리고 다군 줌렌즈, 나아가 줌 구성 요소와 포커스 구성요소를 독립적으로 설계하는 파포컬 줌 렌즈 (Parfocal zoom lens) 등에서 내부 포커싱 방식을 다룰 기회가 있으리라 생각한다. 이에 간단히 언급만 하는 수준에서 다음 수다를 기약하자.

2021.04.05 – [Stories about photography and cameras/Optical Lens Design] – <렌즈의 광학구성 Optical design 24> 파포컬 줌 렌즈 – 파포컬(초점유지)을 위한 광학 설계 [副題] “아는 자는 말하지 않고, 말하는 자는 알지 못한다.” / Parfocal Zoom Lens

2021.04.15 – [Stories about photography and cameras/Optical Lens Design] – <렌즈의 광학구성 Optical design 25> 줌 렌즈의 작동 방식과 파포컬 줌 렌즈의 광학 설계 (기계적 보정/보상) (feat; ‘Schneiderkreuznach’)

위의 이미지에서 Lens로 표시된 광학계는 (실제 카메라에 장착되어 사용하는 렌즈의 광학계) 이해하기 쉽게 하나의 볼록 렌즈 모양으로 단순화한 것이다. (실제 렌즈의 광학계는 여러 요소의 조합으로 이루어지고 입사부와 사출(출사)부, 조리개로 이루어지고, 더 디테일하게 들어가면 제1 주점과 제2 주점이 있고, 입사부를 통과한 빛은 제2 주점에서 교차하여 다시 사출부를 통과하므로 초점면에 맺히는 상은 ‘도립상’이 되며, 광학계의 중심이라고 할 수 있는 제2 주점에 조리개가 위치하는데 제 2 주점에서는 조리개 개구의 크기와 상관없이 항상 촬상면에 고르게 노광이 가능하기 때문이다. 그리고 조리개의 위치는 광학계의 왜곡 수차의 발생/양태와도 관련된다. 이번 수다에서는 단순화된 광학계로 설명하는 것이 더 용이하므로 아래의 렌즈 광학식 이미지 예는 참고만 하면 될 듯하다)

여기서 한 걸음 더 들어가서 렌즈(광학계)의 초점 거리(focal length)에 대해 간략히 언급하면, “렌즈의 주점에서 초점면까지의 거리”를 말하는데 초점면은 필름이나 이미지 센서의 촬상면을 의미하고, 렌즈의 주점은 광학계의 중심인 제2 주점을 의미한다. 그리고 피사체의 거리에 따라 초점이 맞추기 위해서 광학계 주점과 초점면 사이의 거리가 변화므로 ‘초점은 무한대에 맞을 때’의 렌즈의 주점에서 초점면까지의 거리라고 정의할 수 있다.

초점 이동에 따라 미세하게 초점 거리가 변화하는 현상을 초점 호흡 / focus breathing이라고 하는데 이에 대한 수다는 아래 링크에서 확인하다.

2018/01/19 – [사진과 카메라 이야기/Camera & Lens Structure] – <카메라와 렌즈의 구조 36> 초점 호흡 (포커스 브리딩)에 대하여 / About focus breathing

▶ 접사 튜브와 접사 필터의 원리 / Principle of extension tubes & close-up filter

접사(확장) 튜브를 이용한 접사 촬영 (매크로) 원리는 렌즈 광학계와 촬상면 간의 거리를 증가시켜 최단 촬영 거리보다 더 가까운 거리의 피사체를 촬영할 수 있고(접사 튜브로 확장된 거리의 영향으로 최단 촬영 거리가 줄어들고) 렌즈 광학계 중심과 촬상면의 거리가 확장되므로 렌즈 광학계의 ‘초점 거리’도 증가(망원화)한다. 즉, 접사 튜브를 장착하므로 인해 확장되는 튜브의 간격에 의해 최단 촬영 거리 감소로 근접하여 피사체를 크게 촬영 가능하고 동시에 렌즈의 ‘초점 거리’에 증가(망원화)로 배율 확대 효과가 적용된다.

접사 필터는 광학계 전면에 장착하는 볼록 렌즈라고 할 수 있는데, 접사 필터의 볼록 렌즈 배율에 따라 피사체가 확대되고 볼록 렌즈에 의해 렌즈로 입사되는 빛(광선)의 각도를 변화시켜 (렌즈와 촬상면 간의 거리 조정 없이) 렌즈 광학계와 이미지 센서의 간격 조정의 범위 내에서도 포커싱이 가능하며, 최단 촬영할 수 있는 거리 또한 줄어들어서 접사가 가능하다.

엄밀하게 따지면, 접사 튜브와 접사 필터는 최단 근접 촬영거리를 줄여서 크게 확대하여 촬영한다는 결과는 동일하지만, 광학계의 초점 거리 증가로 인하여 배율이 증가하는 영향 또한 받는 접사 튜브와 접사 필터 자체의 볼록/positive 렌즈의 배율 확대 효과에 의한 결과라는 점에서 차이가 있다.

접사 튜브와 접사 필터의 각 단점으로는 광학 성능의 저하와 광량 감소를 들 수 있다. 확장 튜브 방식의 접사 튜브는 앞에서 잠시 언급한 바와 같이 튜브의 확장된 거리만큼 렌즈 광학계의 초점 거리가 증가하고 이에 배율이 확대된다. 그리고 근접 촬영이 가능한데, 이는 본래의 광학 설계에서 상정한 사용 범위를 벗어남으로 고려되지 않은 (광학 설계에 의해 제거된 한도를 벗어난) 수차 문제가 개입할 여지가 있다. (일반 카메라용 렌즈의 경우 초점거리의 약 50배에 해당하는 지점을 기준으로 광학 수차가 가장 억제되고 최고의 성능을 갖도록 설계 시에 고려되며, 전문 매크로 렌즈는 광학계의 초점거리의 약 10배를 기준으로 설계되는 경우가 일반적이라고 한다) 하지만, 접사 필터에 비해 화질 저하는 상대적으로 덜한 편인데, 접사 필터는 광학계 전면에 추가되는 광학 요소에서 배율이 확대와 최단 촬영 거리 단축이 이루어지므로 앞서 언급한 접사 튜브와 마찬가지 원인(광학 설계 시 상정한 사용 범위의 이탈)과 더불어 접사 필터 자체의 품질(광학 성능) 문제로 인한 광학 수차(단일 광학 수차와 색 수차) 또한 문제 될 수 있어서 화질 저하 문제가 발생할 개연성이 더 높아진다. 광량 감소와 관련하여 접사 튜브는 늘어난 초점거리에도 불구하고 조리개의 유효 개구는 변화가 없으므로 그 만큼 촬상 소자에 도달하는 광량은 감소한다. 그러나 접사 필터의 경우 광량 변화는 미미할 것이다.

광학 제조사에서는 접사 촬영을 위한 전문 매크로 렌즈나 매크로 기능의 렌즈 등을 선보이고 있는데, 광학 설계에서부터 접사에 적합하도록 설계/제작(초점거리의 약 10배 거리에서 최상의 광학 성능을 발휘하도록 설계)하였으므로 광학 성능에서는 접사 튜브나 필터 방식에 비해 안정적이라고 할 수 있다. 하지만, 전문적인 고품질/고화질의 접사 결과물이 필요한 경우가 아니라면, 접사 튜브와 접사 필터는 저렴하고 다양한 초점거리의 렌즈에 활용 가능해서 꽤 효율적이다. 그리고 접사 튜브의 경우, 확장형 튜브 내부의 난반사로 접사 시에 글로우 등으로 대비가 떨어지고 일부 플레어 등이 발생할 수 있는데, 접사 튜브 내부의 난반사를 구조로 만들어진 제품을 선택하는 것이 좋겠다.

2019/08/03 – [우당탕탕 만들기(DIY crafts)/Modified camera & lenses] – 렌즈 또는 확장 튜브 어댑터의 내부 반사 억제를 위한 간단한 개조 / Simple modifications to Internal light reflections from adapters and extension tubes

▶ 초점 조정과 최단 촬영 거리. 그리고 초점 조정에 얽힌 소소한 수다거리

일반적인 광학계는 최단 근접 촬영거리가 정해져 있는데 이유는 렌즈 광학계와 이미지 센서 사이의 거리를 조절하는 구조의 제한과 실효성 문제, 그리고 최단 근접 촬영거리를 넘어서는 범위에서의 제어/억제하지 못한 광학 수차로 인한 광학 성능 저하 문제 등을 생각해 볼 수 있다.

먼저, 일반적인 단렌즈의 수동 포커싱 등에서 체감할 수 있듯이 초점 조절(포커스) 링을 돌려서 초점을 맞출 경우, 원거리는 미세한 포커스 링 조작으로도 초점 조정의 정도가 크지만 근접한 거리일수록 포커스 링을 많이 돌려도 초점 거리 이동은 아주 미세하게 일어난다. 즉, 근접할수록 포커스 링 조작 범위는 점점 많아져야 하고 (미세하고 정밀한 초점 조정에는 장점이 될 수 있지만) 표준 렌즈에서 0.4~0.5m 보다 근접한 최단 촬영을 위해서는 더 근접할수록 광학계와 촬상소자 간의 거리 증가는 비약적으로 증가하여야 하고, 빠른 포커싱 측면에서도 헬리코이드 조작량이 많아져서 별 도움이 되지 않는다.(캠 기어 구조를 이용한 해결 방법이 있겠지만, 이 또한 만능은 아니다) 따라서 실효성 측면에서 최단 촬영거리를 제한하기도 한다. 그리고 광학계의 수차 문제는 초점 조정의 범위가 클수록 어려움이 크다. 이는 초점 거리가 가변 하는 줌 렌즈에서 모든 초점거리에 걸쳐 광학 수차 억제가 어려운 것과 비슷한 맥락이다. 따라서 제조사에서는 이런 문제를 감안하여 일반 렌즈에서 최단 촬영 거리에 제한을 두고 있다. (일반적인 SLR 교환용 표준 렌즈에서 약 0.45m 정도의 최단 촬영거리를 갖는다)

렌즈의 최단 촬영 거리는 광학계의 초점 거리와도 연관된다. 즉, 초점 거리가 짧은 광각 렌즈에서는 최단 촬영 거리가 짧고 초점 거리가 먼 망원 렌즈에서는 최단 촬영 거리가 비교적 멀다. 이는 초점 거리에 따른 광학계의 최단 촬영 거리 설계 특징 정도로 이해해도 무방하겠다.

RF 카메라 교환용 렌즈들의 경우, 최단 거리가 동일한 초점 거리의 SLR 카메라 교환용 렌즈에 비해 상대적으로 길어서 50mm 정도의 의 표준 초점거리 렌즈에서 0.9~1m의 최단 촬영 거리를 갖는 렌즈가 대부분이다. 이는 RF 카메라의 레인지파인더 뷰파인더 구조에 기인한 문제로 보인다. 레인지파인더 카메라는 촬상면에 노광 되는 광학계와 뷰파인더의 광학계가 별도로 존재하므로 뷰파인더로 보이는 상과 실제 촬영되는 상의 시차(Parallax) 문제가 있는데, 근접한 피사체 촬영일수록 시차 문제는 심화된다. 따라서 일반적인 레인지파인더 뷰파인더 구조에서 시차 문제를 감안하여 실효성이 있는 초점 조정의 최단 거리는 약 0.9~1m 정도이고 (이를 넘어서는 근접 촬영에서는 레인지파인더 뷰파인더의 프레임 범위를 넘는 부분까지 치우쳐 촬영되므로 이를 방지하기 위하여 최단 근접 촬영 거리를 제한하고 있다) 따라서 교환 장착용 렌즈 또한 최단 촬영거리 0.9~1m로 만들어졌다. 이를 초과하는 최단 거리 촬영/간이 접사를 위해서는 별도의 장치를 액세서리 형태로 장착하여 해결하였다.

2017/04/26 – [Camera Accessories/Lens Adapter] – 레인지파인더(RF) 카메라를 위한 근접촬영 또는 간이접사 用 악세사리 / Close-up accessary for RF camera – Leitz(Leica) NOOKY, SOOKY & Canon Auto-up

2017/05/04 – [Camera Accessories/Filter] – 콘탁스 레인지파인더 카메라를 위한 근접촬영 및 접사용 악세사리 / Colse-up accessary for Contax RF camera – Contameter

최근 디지털 미러리스에서는 라이브뷰나 LED 액정 방식의 뷰파인더 시스템으로 RF 카메라에서의 시차 문제가 발생하지 않으므로, 교환용 RF 카메라 렌즈에 확장형 튜브나 전용의 이종 장착용 헬리코이드 어뎁터를 활용하여 최단 촬영 거리를 표준 렌즈에서 0.4~0.5m 내외로 줄일 수 있다.

쉽게 이해하는, 카메라구조 렌즈구조 바디구조

안녕하세요. 웅다루입니다. 카메라, 사진관련 지식들을 포스팅하겠다고 마음을 먹었을때, 큰 고민없이 아는거 써놓으면, 필요하신 분들이 읽게 될거고, 조금이나마 도움이 되신다면, 그걸로 된거아닌가 하는 식으로 시작을 했습니다만. 내심 한번 쭈욱 따라 읽으면, 읽는분들이 무릎 탁 칠만큼 잘 이해가 되며, 순서나 흐름도 아주 효율적인 포스트를 만들고 싶은 마음도 조금은 있었던가 봅니다. 쓰면 쓸수록 1 2 3 4 5순서가로 나왔어야 된다는 느낌이 드는데, 어째 2 3 1 5 4 이런 식으로 순서가 만들어지는 기분입니다. 어떤 내용을 쓰다보면, 뭐가 닭인지 달걀인지 결정장애가 오고, 건물이 지어지지도 않았는데 인테리어 공사들어가는 느낌을 받고 있기도 합니다. 그래서 선생님이란 분들이 얼마나 대단한 일을 하시는 것인지, 다시한번 생각하게 되었습니다. 그래도, 나름대로 정성스레 쓰고 있으니까, 기분좋게 읽어주셨으면 합니다.

오늘의 내용은, 원래 이미 이야기하고, 넘어갔어야 했던 것인데, 저의 센스부족으로 이제야 쓰게 되는 것입니다. 지금부터는, 무엇보다 먼저 거시적 관점에서 큼직하게 카메라를 바라보는 것부터 해보도록 하겠습니다. 데스크탑 컴퓨터를 떠올려봅니다. 두 덩어리로만 바라본다면, 대부분의 사람들은, 본체와 모니터로 구분을 할 것입니다. 그리고 키보드와 마우스는 이 데스크탑 컴퓨터를 사용을 하는데에 있어, 가장 필요하고 친밀하고 흔한 악세사리 정도로 인식할 수 있겠습니다. 그렇다면 이와 마찬가지로, 카메라를 큼지막하게 두 덩어리로 구분지어 바라본다면, 어떻게 나눠질수 있는지도 생각해 봐야겠습니다. 카메라는 렌즈(Lens)와 본체(Body)로 구분이 될 수 있겠습니다. 그리고 이와 긴밀한 부가적인 악세사리로, 조명(스트로브)이라던가, 필터 등을 떠올려볼 수가 있을 것입니다. 메인이 되는 2가지 부분, 카메라렌즈와 카메라바디는, 서로가 한덩어리처럼, 긴밀하게 연결되어있지만, 각자 맡아서 처리하는 업무는 다릅니다. 사진이라는 결과물은, 이 두가지가 분업하여 얻어낸 결과물인 것입니다. 이제까지 제가 올린, 사진 지식 관련 포스트들은 대부분, DSLR 카메라를 기준으로 이야기를 풀어나가는 경우가 많았고, 렌즈보다는 카메라 본체의 기능에 집중된 내용을 풀어나간 경우가 많았습니다. 이미, 아시는분들도 많으시겠지만, 이쯤해서 한번은 카메라가 작동 되는 프로세스를 거시적으로 단순하게 알아보도록 하는것도 좋을듯 합니다.

사진을 빛의예술이라 칭하는 사람들이 있듯이, 모든 출발점은 빛입니다. 이 빛은 우리가 찍고자 하는 피사체에 부딪치고, 반사가 되어, 카메라렌즈를 통하여 바디까지 들어오게 됩니다. 이때, 노출을 담당하는 3가지 요소인, 조리개, 셔터스피드, 감도 를, 일정한 값으로 조절한후, 셔터버튼(셔터릴리즈)을 누르면, 찰칵 소리와 함께, 필름 또는 센서에 빛의 잔상이 남습니다.

이 빛의 잔상은 일련의 과정을 거치면, 사진이라는 결과물이 얻어집니다. 다만, 3가지 요소로 조절했던 노출이 적절했어야만, 적절한 사진(결과물)을 얻어낼 수 있습니다. 이것은 카메라로써 하는 일, 즉 한덩어리로써 하는 일이고, 말씀드렸다시피, 카메라는 렌즈와 바디로 이루어져있는, 두가지가 합체된 기기 이니 이것을 분리해서 한번더 바라보아야겠습니다.

그렇다면, 역시나 거시적 관점에서, 어디까지가 렌즈가 하는일이고, 어디까지가 본체가 하는 일인지도 알아보도록 하겠습니다. 먼저, 렌즈의 역할 위주로 이야기를 풀어나가도록 합니다. 일반적으로 렌즈라는 단어에서 떠올릴수 있는 것은, 곡면이 있는 유리판일 것입니다. 카메라 렌즈도 비슷합니다. 다만, 이 유리가 낱장이 아니라, 여러장이 중첩되어 하나의 덩어리를 이루고 있다라는 것이 큰 차이입니다. 카메라의 렌즈가 처리하는 업무의 과정은 이렇습니다. 렌즈는 어떠한 풍경 또는 사물을 뚜렷하게 보기위해 응시합니다. 그것에서 반사된 빛은, 렌즈 안으로 들어오고, 여러장의 유리판 거치게 되고, 이과정에서 빛의양도 조절하며, 빛들을 잘 모아서 바디에 있는 필름, 센서 까지 보냅니다. 여기서 렌즈가 어떠한 사물을 응시하는 행동이, 초점(focus)을 맞추는것, 빛의 양을 조금 조절한것은, 조리개를 조절한 것입니다. 렌즈가 하는일을 다시한번 간략하게 정리하면 3가지가 되겠습니다. 초점을 맞추고, 빛의 양을 조절하고, 빛을 모아 필름이나 센서까지 배달합니다. 여기까지 내용을 이해 하셨다면, 이 렌즈가 사람의 눈과 몹시도 닮아있다는 사실을 알게 되셨을 거라고 생각합니다. 인간의 눈의 프로세스도 잠시 알아봅니다. 풍경이나 사물을 응시합니다. 바라본 곳은 뚜렷합니다. 눈안으로 빛이 들어오면, 홍채가 자동으로 조리개처럼 움직여, 빛이 적정수준이 되도록 빛의양을 조절해줍니다. 이후에는 시신경을 통해 두뇌로 빛과 색정보들이 우리의 두뇌로 전달이 됩니다. 아주 비슷한 과정과 기능입니다. 가끔씩 우리의 눈에 대해 생각해볼때, 놀라운 부분이 있습니다. 카메라 렌즈에 비해, 완벽에 가까운 AF성능(auto focus)성능을 가지고 있다는 점입니다. 우리의 눈은, 응시하는 지점을 변경할때, 굉장히 신속하게 초점을 다시 맞춥니다. 이따금 눈의 움직임을 의식을 하게될 때에는 , 이 본능적 반사적인 빠른 움직임에 감탄을 하게 됩니다.

이번에는 카메라 바디의 역할에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 사실 바디는 렌즈가 맡은 역할을 제외한 모든것들이 집약되어 있습니다. 렌즈를 사람의 눈과 비교를 했으니, 바디는 두뇌를 포함한 모든부분 이라고 이해하셔도 좋을 듯 합니다. 현시대의 디지털 기술들이 적용된 대부분의 기기들처럼, 디지털 카메라역시 자동화가 되어버렸고, 이제는 일종의 컴퓨터같은 기기라고 보아야 맞습니다. 따라서, 소프트웨어의 업그레이드에 따라, 출시전에는 없던 기능도 생길수가 있고, 물리적인 면이 아니더라도, 보이지 않는 영역의 발전도 가능합니다. 이러한 바디에는 수없이 많은 기능들이 내장되어 있으나, 오늘은 거시적인 관점에서 이야기 하는 것이므로, 바디에서 주로 처리하는 기능들에 대해서만, 몇가지 집고 넘어가는것이 좋겠습니다. 바디는 렌즈를 통해 배달된 빛을, 최종적으로 기록을 하는 역할입니다. 필름카메라라면 필름이 빛에 반응하여 기록이 되고, 디지털카메라라면, 센서가 반응하여 기록이 됩니다. 또, 노출의 3요소 중 2가지인, 셔터스피드와 감도는 카메라 바디에 속한 영역입니다. 카메라 바디에는 셔터라는 기계적 부품이 있어, 노출을 시간적개념으로 조절하고, 필름 또는 센서에는, 감도라는 것이 빛에 얼만큼 민감할게 반응 할것인가를 결정합니다. 또한 내장되어있는 반사식 노출계가 빛을 감지해 주기도 합니다. 대표적으로 바디가 처리하는 업무는 상당히 단순하게 정의되지만, 컴퓨터화된 디지털 카메라이기에 다양한 부가기능들이 존재함도 인지하고 넘어가시면 좋겠습니다. 여기까지 읽으셨다면, 렌즈는 눈, 바디는 뇌 라는 것으로, 요약해서 결론 얻으실 수 있습니다.

그럼, 이세상 모든 카메라들은 다 렌즈에, 바디에 조리개니 셔터니 하는것으로, 구성되어 있는가가 궁금해질수 있겠습니다. 결론부터 말하자면, 아닙니다. 이전, 포스팅도 그래왔고, 현재의 내용도 그렇고, 저는 DSLR카메라를 기준삼아 이야기를 풀어나가고 있습니다. 그 이유는, 카메라라는 것을 떠올렸을때, 가장 먼저 떠오르는 형태를 가졌음과, 상당한 제품성을 가지고, 큰 대중화를 이룬 제품이기 때문입니다. 여러가지가 DSLR사진을 공부하는데에, DSLR만큼 좋은 장난감도 없어보입니다. 사실 카메라의 종류는, 수도없이 많습니다. DSLR은 DSLR대로, 보급형부터 전문가용(하이엔드,플레그쉽) 들이 존재하고, 컴팩트한 자동 디지털카메라(똑딱이), 미러리스카메라 , 컴퓨터에 달린 캠이라던가, 거리의 cctv 등 모든 것이 다 카메라이나, 형태는 다르고, 같은 종류의 카메라여도, 내부구조나 적용된 기술이 다를 수 있습니다. 심지어 카메라의 아주 원시적 형태인, 핀홀 카메라는, 박스에 작은 구멍을 뚫고, 필름을 넣어두었을 뿐입니다.

즉, DSLR만 카메라는 아닙니다. 사진을 찍는 도구라면, 눈에보이는 현상을, 평면적으로 시각화시켜 기록하는 기능을 한다면, 그것은 크기와 형태와는 상관없이, 사진기라는 명칭을 붙일 수 있을 것입니다. 그리고 결국 빛을 담아내는 과정이기에, 기본적인 메커니즘은 동일합니다. 원리를 알면 형태가 달라도 어느정도 파악이 가능한 것입니다.

몇년 전 까지만해도, 카메라를 거의 내몸처럼 들고 다녔습니다. 자동디카는 너무 불만족 스러웠기때문에, 최소한 간편하게 외출을 해도, 보급형 DSLR 카메라가 이하로 타협않던 시절이 있었습니다. 애초에, 추억을 기록하고자 하는 집착때문에 카메라를 배우기 시작했었습니다. 하지만, 최근 가장 많이 사용하게되는 카메라는, 우습게도 스마트폰입니다. 결과물이야, 보급형 DSLR 에 도무지 비할바가 아닙니다. 스마트폰 카메라의 구조적 한계는 분명 존재합니다만, 심도표현같은것은 애초에 타협하고 시작해야하지요. 하지만, 너무나도 편리함에 간편함에 타협하게되고, 기술의 발전은 근 몇년사이에도, 놀라울 정도라, 최신의 스마트폰 카메라가 내놓는 사진의, 디테일에 대해서는 이정도면 일반적인 생활용으로 훌륭하다고 생각이 들때가 있었습니다. 앞으로는 더 좋아질것으로 보입니다.

카메라구조와 원리

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카메라구조와 원리.

카메라 옵스큐라 (Camera obscura) : ‘어두운 방’ 을 뜻한다.

> 카메라 옵스큐라로 들어온 빛은 좌우 · 상하 역상 표현된다.

> 카메라의 초기모델이다.

> 작은구멍을 이용하며 들어온빛에 양에따라 장기간 노출이 필요함.

> 촬영후 주변이 어두워질수도 있다.

카메라 루시다 (Camera lucida) : ‘밝은 방’ 을 뜻하며, 옵스큐라와 유사한 원리.

카메라의 역사

바늘구멍사진기 ( 핀홀카메라) -> 렌즈의 발전 -> 이안리플렉스 카메라(렌즈 2개를 사용하는 카메라)

-> 일안리플렉스 (SLR : DSLR의 모델)

카메라 구성요소

렌즈 : 빛을 모아주는 물체 – 볼록렌즈 : 빛을 모아줌 – 오목렌즈 : 빛을 퍼지게해줌. – CCD, CMOS : 디지털카메라에서 빛을 받아드리는 장치 (필름역할) 조리개 : 빛의 양을 조절해주는 물체( 사람눈의 홍채를 뜻함) 셔터 : 렌즈를 통과한 빛을 차단하는 물체 -셔터가 빨리닫히게되면 적은 사진을 담는다. -셔터가 늦게닫히게되면 많은 사진을 담는다. -셔터가 열리면 많은 빛을 누적 -셔터가 닫히면 적은 빛을 누적. 카메라 몸체 : 빛의 간섭을 막아준다. 파인더 : 피사체를 보는곳

카메라 명칭

뷰파인더 : 피사체를 보는장치

초점조절링 : 초점을 뒤로, 앞으로 조절하는장치

줌조절링 : 렌즈의 초점을 조정하는 장치

줌렌즈사용시 : 줌인 하면 망원렌즈역할 ( 망원경같이 줌을 당김) , 줌아웃 하면 광각(많은 피사체를 담을수있다)

화이트벨런스 : 카메라에 필터를 입힌다고생각하면좋음 (사진이 그래이색, 다른색 변경)

감도 (ISO ) : 밝기를 조정 , 감도가 낮으면 어둡게, 높으면 밝게

펜타프리즘 : 렌즈를 통해들어온 사진은 역상이 되는데 펜타프리즘을사용하면 정상으로 보여지게 되는 장치

카메라의 종류

일안반사식카메라 (SLR) : 렌즈를 1개사용

이안반사식카메라(TSR) : 렌즈를 2개 사용 , 빛을 이용해 촬영, 촬영순간 바로볼수있는게 장점, 시차 가 존재함

소형카메라 , 중형카메라, 대형카메라

대형카메라 : 화질이 소형·중형에 비해 매우좋다, 무브먼트 기능을 사용할수있음 단 기동성이 매우불편하고, 낱장단위로 촬영함.

특수 카메라

1. 스테레오카메라 : 두개인 카메라렌즈를 동시에 촬영 , 스테레오 스코프를 통해서 사진을 입체적으로 볼수있다.

2. 파노라마카메라 : 피사체를 넓게 촬영할수있다. 필름을 가로로 길게 사용해 촬영함.

3. 수중카메라 : 수중에서 촬영가능한 카메라 , 수중에선 빛이 부족하므로 조명을 필요로함.

디지털카메라

촬상소자 ( CCD , CMOS)를 통해 받아 RGBG모자이크 필터를 활용해 전자적신호로 변경.

1. 미러리스 카메라 : 카메라안에 거울이 없어 카메라의 크기를 줄일수있는 장점.

2. 콤펙트카메라 : 초소형카메라, 저가이며 , 렌즈를 교체할수없는 단점이있음.

3. 디지털백 : 화질이좋음, 휴대가불편하고, 유효감도가 적다.

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