렌즈 종류:슈퍼 ED 렌즈, ED 렌즈 , 비구면 렌즈, APO 렌즈, APD 렌즈

카메라는 비싸고 렌즈도 비싼데 기름값은 더 비쌉니다. 비싼 돈 주고 사는데 무엇인지도 모르고 사는 것은 정말 속상한 일입니다. 그래서 오늘은 렌즈 쇼핑 시 자주 보게 되는 상품사양 항목의 '렌즈 구성 14군 19매(ED렌즈 5매, 슈퍼 ED 렌즈 1매, 비구면 렌즈 3매)라는 표기의 의미를 알아보겠습니다.

그림 a, NIKKOR Z 70-180mm f/2.8 렌즈 구성도,니콘코리아 홈페이지

슈퍼 ED 렌즈 (Super Extra-low Dispersion Lens)

그림 b, 저분산 렌즈의 예시

슈퍼 초저분산(Super ED) 렌즈는 저분산 렌즈의 예시 그림 b에서 볼 수 있듯이 특별한 구조를 가지고 있습니다. 굴절률이 낮고 분산도가 낮은 볼록렌즈인 크라운 글라스와 상대적으로 굴절률이 높고, 분산도가 높은 특징을 지닌 오목렌즈인 플린트 글라스를 결합한 형태를 가지고 있습니다.

 

이런 구조의 장점은 무엇일까요? 바로 색수차를 줄이는 데 있습니다. 색수차는 렌즈를 통과하는 빛의 다양한 파장들이 동일한 지점에 초점을 맞추지 못하는 현상을 말합니다. 슈퍼 초저분산(Super ED) 렌즈는 이러한 색수차를 최소화하여 이미지의 선명도와 색상의 정확도를 향상합니다.

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Super ED 렌즈 VS 일반 ED 렌즈

그림 c, Super ED 렌즈와 일반 ED 렌즈의 차이

Super ED 렌즈와 일반 ED(초저분산) 렌즈는 모두 색수차를 줄이는 것을 목표로 하지만, 일반적으로 Super ED 렌즈가 우수한 광학 특성(제조사들은 정확히 밝히고 있지 않지만 각종 고순도의 화합물들이 렌즈 제조 과정에서 필요하답니다.)으로 인해 더 효과적입니다.

 

Super ED 렌즈에 사용되는 유리는 일반 ED 유리보다 분산도가 훨씬 낮기 때문에 색수차를 줄이는 데 더 효과적입니다.

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Super ED렌즈의 활용

Super ED 렌즈는 고급 카메라 렌즈, 특히 색수차가 더 두드러질 수 있는 망원 및 줌 렌즈에 자주 사용됩니다. 이로 인해 노출 조건이 좋지 못한 환경에서도 색수차를 최소화하여 해상도가 높은 이미지를 촬영할 수 있습니다.

 

슈퍼 ED 렌즈는 특수 유리와 제조에 사용되는 기술로 인해 일반 렌즈보다 비싼 경우가 많습니다. 그러나 이미지 품질을 우선시하는 전문가와 기계 사랑꾼들에게는 전혀 문제가 되지 않습니다.

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Super ED 렌즈 특징 요약

• 고해상도
  • Super ED 렌즈는 모든 색상이 센서에 정확하게 초점을 맞출 수 있도록 하여 고해상도 이미지를 구현합니다.
• 높은 콘트라스트
  • 색수차를 최소화하여 콘트라스트와 해상도가 높은 이미지를 얻을 수 있도록 도와줍니다.

 

또한 현재 만들어지는 렌즈들은 납 그리고 형석유리를 조합으로 제작되는데, 이는 색수차를 줄이고 렌즈 경량화에 일조하며 가격도 높여주는 특징을 가지고 있습니다.

 

렌즈의 가격을 또 한 번 올려주는 ZEISS T*코팅, 나노코팅, 불소코팅의 경우 렌즈의 내구성을 높이고 김서림 방지, 반사방지 효과 등의 효과를 가지고 있습니다.

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비구면 렌즈 (Aspherical Lens)

비구면 렌즈의 특성을 이해하기 위해서는 그림 d의 구면 렌즈에서 이미지가 흐릿해지거나 왜곡된 상태를 말하는 구면 수차에 대한 이해가 필요합니다.

그림 d, 구면렌즈와 비구면렌즈의 비교

구면 수차는 무엇인가요?

구면 수차는 렌즈를 통과하는 모든 광선이 동일한 초점면을 지나지 못할 때 발생합니다. 구형 렌즈는 중심 부분과 가장자리 부분의 굴절율이 다르기 때문에 초점면에서 모이지 못하고 이미지의 선명도를 저하시키게 되고 이는 특히 조리개 수치가 낮을 때 발생할 가능성이 커집니다.

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비구면 렌즈란 무엇인가?

구면 수차를 해결하는 가장 효과적인 방법은 비구면 렌즈를 사용하는 것입니다. 비구면 렌즈는 특별한 형태로 설계되어 광선의 굴절율을 조절하여 초점면에서 올바르게 정렬시킵니다. 이로 인해 이미지의 선명도와 콘트라스트가 향상됩니다.

 

또한, 비구면 요소를 광학 경로의 다른 지점에 사용하면 이미지 왜곡도 줄일 수 있습니다. 이는 특히 광각 렌즈에서 중요합니다.

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비구면 렌즈의 장점

• 경량화
  • 비구면 렌즈는 렌즈의 여러 구면 요소를 대체할 수 있어 더 작고 가벼운 디자인이 가능합니다.
  • 스마트폰이나 콤팩트 카메라와 같은 휴대용 장치에 특히 유용합니다.

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비구면 렌즈 제조방법

비구면 렌즈는 여러 가지 방법으로 제작할 수 있습니다:

• 성형
  • 유리 또는 플라스틱을 가열한 다음 원하는 비구면 모양으로 성형합니다.
• 연마
  • 전통적인 렌즈 제조 기술을 사용하지만 특수 도구를 사용하여 비구면 모양을 구현합니다.
• 복제
  • 렌즈의 몰드를 만든 다음 이 몰드에서 일반적으로 플라스틱 또는 다른 폴리머를 사용하여 사본을 생산합니다.

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비구면 렌즈의 활용

비구면 렌즈는 다음과 같이 다양한 광학 장치에 활용됩니다

• 카메라 렌즈
  • 전문가급 카메라와 스마트폰 모두에서 이미지 선명도를 개선하고 렌즈 크기를 줄이기 위해 사용됩니다.
• 안경
  • 왜곡 없이 시력을 교정하는 더 얇은 렌즈를 만들 수 있습니다.
• 광학 드라이브
  • 정밀도가 중요한 CD 및 DVD 플레이어 등에 사용됩니다.

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비구면 렌즈의 비용적인 측면

• 비용
  • 비구면 렌즈, 특히 유리 렌즈의 생산은 제조 공정이 복잡하기 때문에 비용이 더 많이 들 수 있습니다.
• 연마과정
  • 완벽한 비구면 모양을 얻으려면 정밀한 연마가 필요하며, 이는 까다롭고 시간이 많이 소요될 수 있습니다.

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APO(아포크로매틱)

 

아포크로마틱, 줄여서 아포렌즈는 색수차를 줄이기 위해 고안된 렌즈입니다. 본질적으로 구면수차를 줄이기 위해 활용되는 비구면렌즈와는 목적이 다릅니다.

 

색수차 (Chromatic Aberration)란 무엇인가요?

 

색수차의 이해

이를 간단하게 살펴보자면, 빛이 렌즈를 통과할 때, 빛의 다양한 파장(또는 색상)에 따라 굴절율이 다르게 되어 동일한 면에 맺히지 못하고 파랑, 빨강, 녹색 서로 다른 위치에 초점을 맞출 때 발생합니다. 가장 흔한 색수차 유형은  피사체 가장자리에  색윤곽(color fringing)을 형성하는 측면 색수차입니다.

 

특히 이미지의 대비가 높은 영역에서 나타납니다. 또한, 다른 색상이 다른 평면에 초점을 맞추게 하는 종방향 색수차도 있습니다.

 

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아크로매틱(Achromatic) 렌즈란?

아포(Apochromatic) 렌즈를 자세히 알아보기 전에 아크로매틱(achromatic) 렌즈에 대한 이해가 필요합니다. 아크로매틱 렌즈는 두 파장(일반적으로 빨강과 파랑)을 동일한 평면에 초점을 맞추도록 설계되었습니다. 이로 인해 색수차가 줄어들지만 완전히 사라지지는 않습니다. 그래서 아포크로매틱 렌즈가 설계됩니다.

 

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아포크로매틱(Apochromatic) 렌즈란 무엇인가요?

Apochromatic 렌즈는 achromatic 렌즈보다 한 단계 더 발전한 형태입니다.  세 파장의 빛( 빨강, 초록, 파랑)을 동일한 평면에 초점을 맞추도록 설계되었습니다.

 

아포크로마틱 렌즈의 원리

 

이 세 가지 주요 색상을 동일한 지점에 초점을 맞춤으로써, 아포크로마틱 렌즈는 이미지의 색수차의 크게 줄이거나 제거할 수 있습니다. 불소코팅, ED렌즈, LD 렌즈등이 결합되면서 가격은 상승합니다. 

 

이는 천체사진과 같이 특정한 목적으로 고품질의 이미지가 필요한 경우에 활용됩니다. 색수차 효과가 더욱 두드러질 수 있는 망원렌즈에 특히 유용한 렌즈입니다. 

 

 

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APD(아포다이제이션)

아포다이제이션(APD)은 광학에서 사용되는 특별한 기술로, 렌즈의 디포커싱(흐림) 효과를 개선하기 위해 사용됩니다. 이 기술의 핵심은 렌즈의 주변에서 수집되는 빛의 양을 조절하는 것입니다. 아포디제이션 광학 요소를 사용하면 렌즈의 가장자리에서 빛을 덜 수집하게 되어, 배경의 흐림 효과가 더욱 부드럽게 나타납니다. 이로 인해 사진에서 주제와 배경 사이의 구분이 더욱 명확해집니다.

APD 렌즈의 광학적 특성, 소니코리아 홈페이지

APD(아포다이제이션)의 주요 특징

• 아포다이제이션 광학 요소
  • 이 특수 필터는 렌즈의 가장자리에서 빛을 덜 수집하게 하여, 점의 가장자리에서 빛의 확산을 증가시킵니다. 이러한 특성은 배경의 흐림 효과를 더욱 부드럽게 만들어 줍니다.
• T 넘버
  • 아포디제이션 광학 요소를 사용하는 STF 렌즈는 기존 렌즈에 비해 빛을 덜 수집하므로, F스톱 대신 T(전송) 넘버를 사용합니다. T 넘버는 실질적으로 렌즈를 통과하는 빛의 양을 나타냅니다.

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APD(아포다이제이션) 렌즈의 단점

APD 기술은 렌즈에서 부드러운 보케(배경 흐림) 효과를 생성하는 데 탁월한 기술이지만, 몇 가지 단점이 있습니다

• 노출 부족
  • 아포디제이션 필터는 렌즈 가장자리에서 빛을 덜 수집하게 설계되어 있지만 ON/OFF 기능이 없습니다. 따라서 APD 렌즈는 전반적으로 빛을 덜 수집하게 되며, 이는 노출에 영향을 줄 수 있습니다.
• 비용
  • APD 기술을 포함한 렌즈는 제조 과정이 복잡하고, 특수한 재료와 기술이 필요합니다. 이로 인해 이러한 렌즈의 가격이 상대적으로 높을 수 있습니다.
• 사용의 한계
  • APD 렌즈는 특히 부드러운 보케 효과를 원하는 특정 상황에서 유용하지만 모든 상황에서 이러한 특성이 필요한 것은 아니므로, 다양한 촬영 조건에서의 범용성이 제한될 수 있습니다.
• 무게와 크기
  • APD 필터나 기타 관련 구성 요소를 포함하기 위해 렌즈의 무게와 크기가 증가할 수 있습니다.

Sony G MASTER 100mm STF 렌즈의 경우 F/2.8의 조리개를 설정하더라도 실제 수치는 F/5.6의 빛을 받아들입니다.

 

 

APD(아포다이제이션) 렌즈는 특정 상황에서 뛰어난 결과를 제공하지만, 사용자의 필요와 예산, 그리고 촬영 환경을 고려하여 선택해야 합니다.

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결론

사진을 취미로 하는 많은 분들에게 비싼 렌즈는 언제나 매력적입니다. 슈퍼 ED 렌즈와 비구면 렌즈와 같은 기술적인 발전은 이미지의 품질을 향상하는 데 큰 도움을 주기 때문입니다. 그러나 중요한 것은 기계나 장비에 지나치게 집착하는 것이 아니라, 그를 통해 어떤 스토리를 전달하느냐입니다.

 

따라서, 장비에 너무 집착하기보다는 자신의 이야기를 담고, 그것을 온전히 표현하는 데 집중하는 것이 우리 가계 경제가 빠른 시일 내에 빚을 갚고 웃음을 찾는 지름길이라 할 수 있습니다.