카메라 핀홀과 렌즈에 대해

우리의 눈이나 렌즈는 상을 형성하기 위해서는 반드시 빛의 양을 조절해야 하는데요. 필름을 어떤 물체 앞에 놓는다고 자동적으로 필름에 상이 생기지는 않는답니다. 피사체에서 반사된 빛이 여러 방향으로 퍼져 필름에 닿게 되는 것인데요. 이 광선은 어떠한 뚜렷한 상을 형성한다기보다 필름 면 전체에 균일한 노출을 주는 결과를 만들어 내는 것이랍니다.

 

빛은 방향성을 가지고 있고 파장으로서 작용하기도 하는데요. 따라서 필름 위에 뚜렷하게 상을 형성시키려면 여러 방향으로 들어오는 빛을 선택적으로 모아 방향성을 만들고 원래 위치에서 나오는 빛을 제 자리에 위치하게 만드는 일종의 빛 통제장치가 필요한 것이에요. 모든 카메라 렌즈의 기본적인 역할은 같다고 생각하시면 되는데요. 카메라 앞에 있는 장면으로부터 빛을 모아서 카메라 뒤에 있는 필름이나 디지털 센서에 상을 투영하는 것이랍니다. 필름 카메라용 렌즈나 디지털 카메라용 렌즈나 광학적인 원리는 같아요.

 

빛은 어떤 경우에 광선처럼 작용하기도 하는데요. 또 다른 한편으로 파장으로 작용되기도 해요. 어떠한 장면에서 각각의 물체는 온갖 방향으로 물결 모양의 빛을 방출한다거나 광선을 반사하는데요. 물체에 반사된 모든 광선들이 상을 형성시키지는 않지만 일부를 선택할 경우 상을 만들 수 있답니다. 어떤 물체의 각 점으로부터 출발한 광선의 경우 벽에 의해 대부분 차단이 되는데요. 그 벽에 뚫린 조그마한 구멍을 통과한 일부 광선의 경우 안쪽에 있는 반대쪽 평면에 도달해 상하좌우가 거꾸로 된 상을 형성시킨답니다. 물체 위쪽에 있는 것은 평면 아래쪽에 투영되며 아래쪽에 있던 것은 전부 위쪽으로 투영되죠. 또한 왼쪽은 오른쪽으로 오른쪽이 왼쪽이 된답니다.

 

핀홀 카메라의 문제는 앞부분에 뚫려 있는 구멍인 조리개가 너무 작다는 부분인데요. 구멍이 작을 경우 통과시킬 수 있는 빛의 양이 적어 필름에 상을 맺으려면 정말 긴 노출시간이 필요해져요. 반대로 핀홀이 커지는 경우 노출시간이 줄어드는 만큼 상이 훨씬 흐릿해지는 것이 단점이죠. 핀홀의 크기가 아무리 작아도 실제로 한 다발의 광선을 통과시킨다고 하는데요. 물체에서 시작된 광선은 약간씩 다른 방향으로 구멍을 통과하고 이 광선은 부채처럼 퍼져 피사체 한 점은 필름 위에 피사체와 동일한 점이 아닌 약간 번진 듯 아주 작은 원을 형성해요.

 

구멍의 크기가 더 커지면 더욱 큰 다발의 광선이 필름에 닿고 더욱 넓은 흐릿한 원이 만들어지고요. 이 원은 서로 경계가 겹치며 이 겹치는 영역이 넓어지면 사진이 흐릿해진답니다.

 

광학렌즈를 이용할 경우 비교적 짧은 노출시간으로 선명한 이미지를 얻을 수 있는데요. 선명한 사진을 얻으려면 작은 점들이 필름에서도 작은 점으로 기록되어야 하는데 핀홀 카메라로 이러한 효과는 불가능 하답니다. 핀홀의 작은 구멍의 경우 아주 적은 양의 광선만 통과시켜 긴 노출시간을 주더라도 충분하게 선명한 상을 형성시키지는 못해요. 아주 작은 크기의 핀홀보다도 더 많은 양의 광선을 통과시키고 더 선명한 사진을 얻기 위해 다른 방법을 찾아야 하는데 그 방법이 바로 렌즈랍니다!

 

보통 사진용 렌즈는 볼록렌즈를 기반으로 두고 있는데요. 가장자리보다 가운데가 더 두꺼운 볼록렌즈는 렌즈 앞에 있는 물체의 모든 점으로부터 들어오는 광선을 모아서 굴절시키고 렌즈 뒤쪽에 하나의 점으로 수렴시키게 돼요. 그 장면에 있었던 모든 점이 렌즈 뒤쪽에서 그에 해당하는 각각의 다른 하나의 점으로 모이게 되는데요. 카메라 안에 보통 띠와 같은 필름이 필름 면을 가로질러서 평평하게 펼쳐져 있어요. 물체의 한 면에 있는 모든 점들은 필름 위에서도 점으로 나타나 그 면 위에 있는 것은 모두 사진에서 선명하게 보이게 된답니다.

 

상을 형성하려면 렌즈는 어떻게 빛을 굴절시킬까요? 광선이 공기나 물, 유리 등 투명한 매체를 통과하면 그 광선은 굴절이 되는데요. 예를 들어 반쯤 물에 담긴 숟가락을 보면 굴절에 대해 쉽게 알 수 있죠. 숟가락에 반사된 광선이 물과 유리에 굴절되면서 그 일부분이 굽어 보이는데요. 굴절이 일어나기 위해 빛이 새로운 매체에 일정한 각도로 부딪혀야 해요.

 

광선이 어떤 매체에 직각으로 들어온 뒤 나가면 그 광선은 직선으로 통과할 텐데요. 하지만 만약에 광선이 어긋난 각도로 매체를 통과하면 예측 가능한 어떤 각도로 광선이 굽게 된답니다. 이 각도는 직각에서 벗어나면 벗어날수록 광선이 굽어지는 정도도 심해져요. 광선이 렌즈와 같은 곡면을 가진 투명한 매체를 통과하면 그 광선은 렌즈 표면에 들어오며 나가는 각도에 따라 다양한 각도로 굴절될 것인데요.

 

오목렌즈를 통과한 광선은 더욱 넓게 퍼지며 반대로 볼록 렌즈롤 통과한 광선은 한 점으로 모이게 된답니다. 어떤 물체의 단일 점에서 출발해 카메라 렌즈의 기본, 가장 단순한 볼록렌즈를 통과한 광선은 초점면에서 서로 교차하며 초점을 맺게 되는데요. 이렇게 오늘 포스팅에서 소개해드린 정보도 잘 익혀서 즐거운 카메라, 사진 생활 보내시길 바라며 이만 여기서 인사드리도록 할게요! :)