렌즈와 초점거리 사이의 거리

[광학 기술 백서 #3]렌즈와 초점거리 사이의 거리

 

  렌즈를 구분할 때 흔히 광각 렌즈, 표준 렌즈, 망원 렌즈라는 말을 많이 씁니다.
  그러면 이러한 렌즈의 성질은 무엇으로 구분을 하는 것일까요?
  그리고 렌즈의 종류에 따라 나타나는 특징은 무엇이 있을까요?
  오늘은 렌즈의 종류를 구분하는 방법과 이에 따른 특징들을 살펴보도록 하겠습니다.

 

렌즈란 무엇인가?

  

  렌즈는 외부의 빛을 카메라 뒤쪽의 필름이나 센서에 도달할 수 있도록 모아주는 장치를 말합니다.

  렌즈는 흔히 플라스틱이나 유리를 이용하여 제작을 하게 되고 이런 렌즈를 통과하는 빛은 렌즈 내부에서 굴절을 한

후 일정한 거리에서 한점에서 만나게 됩니다. 이 때 이렇게 빛이 만나는 점을 초점거리(f)라고 하며 이 초점 거리에 따라 렌즈의 중요한 특징들이 결정되어집니다.

초점 거리에 따른 렌즈의 구분

  

  먼저 초점 거리에 따라 렌즈를 어떻게 구분할 수 있는지 알아보도록 하겠습니다.
렌즈마다 약간씩의 차이는 있겠지만 보통 렌즈는 초점 거리의 길이에 따라 다음과 같이 구분됩니다.

 

표준렌즈: 50 또는 55mm의 초점 거리
광각렌즈: 17, 28, 35mm의 초점 거리
망원렌즈: 85, 135, 300mm 또는 그 이상의 초점거리
줌렌즈: 초점거리를 임의로 조절할 수 있는 렌즈

  

  표준렌즈의 초점 거리가 50mm로 되어 있는 이유는 이 초점 거리에서 렌즈를 통해 볼 수 있는 상이 사람의 눈으로 보는 것과 가장 비슷하기 때문입니다.

 

렌즈 구분의 원리

  

  그러면 광각 렌즈와 망원 렌즈는 어떻게 구분을 할까요?

 

  이미 눈치를 채신 분들도 있겠지만 광각렌즈는 표준렌즈보다 초점거리가 짧은 것들을, 망원렌즈는 표준렌즈보다 초점 거리가 긴 것을 의미합니다.

 

  이제 초점 거리에 따라 왜 이렇게 렌즈의 구분이 바뀌는지 알아보도록 하겠습니다.

 

  위의 그림에서 붉은 선은 표준 렌즈의 초점을 나타내고 있습니다. 

  보시는 바와 같이 표준 렌즈는 광축(점선)에 평행한 광선이 렌즈를 지나 한점에 모입니다. 이때 빛이 모이는 점을 앞으로 이동시킨다고 생각하면 렌즈로 향하던 평행한 빛은 초점의 이동에 따라 바깥쪽으로 퍼지게 됩니다.(파란색 실선) 바로 이것이 광각 렌즈입니다. 렌즈로 들어오는 빛을 우리가 렌즈를 통해 볼수 있는 시야의 범위라고 하면 광각렌즈의 시야는 표준렌즈보다 넓어지게 됩니다.

 

  같은 방법으로 이번에는 표준렌즈의 초점을 뒤쪽으로 이동시켜 보겠습니다. 이때에는 광각렌즈와는 반대로 렌즈를 통과하는 빛이 좁아지게 됩니다.(녹색 실선) 이 렌즈가 바로 망원 렌즈입니다. 망원 렌즈는 표준렌즈보다 더 좁은 시야 범위를 가지고 있습니다.

  이처럼 초점거리에 따라 렌즈를 통해 볼 수 있는 시야의 범위가 넓어지거나 좁아지는데 바로 이를 통해 광각렌즈와 표준렌즈, 그리고 망원렌즈를 구분할 수 있습니다.

  이렇게 시야각이 달라지더라도 상이 맺히는 센서나 필름의 크기는 일정하기 때문에 같은 거리에서 찍은 사진을 통해서 나타나는 물체의 크기는 광각렌즈->표준렌즈->망원렌즈의 순서로 커지게 됩니다.

실제 사용 예시

 

  그러면 각각의 렌즈가 실제로 어떻게 사용되고 있는지 실제 촬영한 사진을 통해 알아보도록 하겠습니다.

 

  위의 사진은 같은 거리의 물체를 초점거리가 다른 렌즈를 사용하여 촬영한 예입니다. 이미 설명했던 바와 같이 초점거리가 길어질수록 물체의 크기가 커지는 것을 알 수 있습니다.

 

  또한 초점거리에 따라 렌즈에서 표현되는 원근감도 차이가 나게 됩니다. 이 원리에 대해서는 앞서 설명한 "Telecentric 렌즈의 원리"에서 언급하였으니 생략하도록 하겠습니다.

  이처럼 렌즈는 초점 거리에 따라 그 성질과 효과에 차이가 나게 됩니다.
  그러므로 렌즈의 이러한 성질을 잘 알고 용도에 맞게 쓸 수 있도록 주의해야 하겠습니다.

 

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필진 소개

 

박강환, Benjamin Park (앤비젼 제품 기획팀/광학 담당) 광학에 대한 무한 열정으로 제품을 넘어 고객의 솔루션을 만드는 Optic Specialist