02 / CONVERGENCE
렌즈가 빛을 모으는 방법
물체의 한 점에서 나온 빛은 사방으로 퍼집니다. 그 가운데 렌즈에 닿는 빛만 굴절해 방향을 바꾸고 다시 한 점으로 모입니다. 그 점이 결상점입니다.
핀홀은 빛을 꺾지 않습니다. 작은 구멍은 통과할 수 있는 방향을 제한해 이미지를 만듭니다. 빛을 모으는 대신 제한하는 것입니다. 그래서 두 방식 모두 상을 만들지만 핀홀은 어둡고 렌즈는 밝습니다.
렌즈를 통과한 빛은 특정 조건에서만 한 점으로 모입니다. 그 조건을 벗어나면 광선 다발이 완전히 닫히지 않아 도달하는 면에서 여전히 폭이 남습니다. 그 폭이 흐림입니다.
03 / FOCAL LENGTH
초점 거리의 의미
무한히 먼 곳에서 오는 빛, 즉 거의 평행한 광선은 렌즈 뒤의 한 점으로 모입니다. 렌즈에서 그 점까지의 거리가 초점 거리입니다. 50mm 렌즈라면 평행한 빛은 렌즈 뒤 50mm 지점에 모입니다.
초점 거리가 길수록 같은 피사체의 상이 커집니다. 망원렌즈가 먼 대상을 크게 담는 방식입니다. 다만 초점 거리를 바꾼다고 원근감 자체가 달라지는 것은 아닙니다. 카메라 위치가 같다면 가까운 것과 먼 것의 관계는 같고 화각만 바뀝니다.
초점 거리는 렌즈의 굴절 능력을 나타내기도 합니다. 초점 거리가 짧으면 빛을 강하게 꺾고, 길면 덜 꺾습니다.
04 / APERTURE
F값과 조리개
F값은 초점 거리를 유효 개구 지름으로 나눈 값입니다. f/2.8이면 유효 지름은 초점 거리의 2.8분의 1입니다. 숫자가 작을수록 구멍이 넓고 더 많은 빛이 통과합니다.
초점 거리가 달라져도 F값이 같으면 상면의 밝기는 대체로 비슷합니다. F값이 비율로 정의되는 이유가 바로 여기에 있습니다. 노출을 설정할 때 유용한 수치로 만들어진 것입니다.
조리개를 조여 F값을 높이면 렌즈를 통과하는 광선 다발이 좁아집니다. 좁은 다발은 결상점에서 벗어난 면에서도 작은 범위에만 퍼집니다. 이러한 기하학적 이유로 조리개를 조이면 선명해 보이는 범위가 넓어집니다.
05 / FOCUS
초점과 착란원
피사체까지의 거리가 달라지면 결상점의 위치도 달라집니다. 피사체가 가까울수록 결상점은 더 뒤로 이동합니다. 센서나 필름은 그 자리에 있으므로 두 위치가 어긋납니다.
초점을 맞춘다는 것은 결상점을 기록면으로 옮기는 일입니다. 보통 카메라에서는 센서를 움직이지 않고 렌즈군을 앞뒤로 움직입니다. 페이지 첫머리의 모형도 센서는 고정되고 렌즈군이 이동합니다.
결상점과 기록면이 맞지 않으면 기록면에 도달한 빛은 아직 한 점으로 모이지 않았거나 이미 교차해 다시 퍼지고 있습니다. 어느 경우든 둥근 빛무늬로 닿습니다. 이것이 착란원이며 작을수록 피사체가 선명해 보입니다.
06 / DEPTH OF FIELD
피사계 심도가 달라지는 이유
엄밀히 말하면 결상점이 기록면과 정확히 일치하는 피사체 거리는 하나입니다. 하지만 착란원이 충분히 작으면 눈은 선명하다고 판단합니다. 그렇게 보이는 거리의 범위가 피사계 심도입니다.
피사계 심도는 조리개, 초점 거리, 피사체 거리, 그리고 허용하는 착란원 크기에 따라 달라집니다. 조리개를 조이거나 초점 거리를 줄이거나 피사체를 멀리하면 범위가 넓어지고, 반대로 하면 좁아집니다.
따라서 피사계 심도는 렌즈 하나만의 성질이 아닙니다. 여러 조건을 결합한 결과입니다. 페이지 첫머리 모형의 네 조절 장치를 움직이면 선택한 피사체의 착란원이 함께 변합니다.
07 / VS PINHOLE
핀홀과의 차이
핀홀 카메라에는 렌즈와 같은 의미의 초점이 없습니다. 구멍을 통과하는 빛은 꺾이지 않고 직진하므로 가까운 것과 먼 것이 같은 원리로 투영됩니다. 피사계 심도라는 개념은 필요하지 않습니다.
대신 구멍 자체의 크기가 이미지의 부드러움을 결정합니다. 큰 구멍에서는 한 점의 빛이 상면의 넓은 곳에 닿아 이웃한 점의 빛과 겹치며 흐려집니다. 작은 구멍은 그 범위를 좁히지만 들어오는 빛이 적어 노출이 길어지고, 너무 작으면 회절로 다시 흐려집니다.
렌즈는 빛을 모아 밝고 선명한 이미지를 만들도록, 핀홀은 빛을 제한해 이미지가 성립하도록 발전했습니다. 어느 쪽이 우월한 것이 아니라 이미지를 만드는 조건이 다릅니다.
08 / REFERENCES