f number란 무엇인가

[머신비전 광학 기술 백서 #9]f number란 무엇인가

 

 

렌즈는 빛을 모으는 역할을 하는 도구입니다. 이런 렌즈의 특성으로 인해 렌즈에 들어오는 빛의 양은 렌즈의 성능을 결정하는데 아주 중요한 요소가 됩니다. 

 

 

들어오는 빛의 양이 많으면 어두운 조명에서도 밝은 이미지를 얻을 수 있고, 빛의 양이 적으면 밝은 조명에서도 어두운 이미지를 얻을 수 있습니다.

 

 

 

이러한 빛의 양을 일정한 수로 나타낸 것이 f/number라는 값입니다. 

 

f/number는 초점거리를 빛이 통과하는 직경으로 나눈 값(f/#=f’/D)으로서 렌즈의 종류에 상관없이 같은 값을 가지면 같은 양의 빛이 들어오게 됩니다. 

 

 

 

 

f/#는 f/숫자로 표현하며 그 값이 클 때에는 들어오는 빛의 양이 적다는 의미이고, 반대로 값이 작아지면 들어오는 빛의 양이 크다는 의미입니다. 

 

결국 f/1이 f/2보다 더 밝은 렌즈이며 f/1이 f/2보다 더 빠르다라는 표현을 쓰게 됩니다. 이러한 표현은 들어오는 빛의 양이 많을수록 노출시간이 짧아질 수 있고, 이에 따라 셔터 스피드도 더 빨라진다는 데서 기인한 표현입니다.

 

 

f/stop

  

 f/#는 일반적으로 위의 그림과 같이 f/1, f/1.4, f/2, f/2.8, f/4 …. 의 순서대로 진행되게 됩니다. 예외적으로 f/4.5

나 f/1.8 등과 같은 숫자도 있지만 위의 간격이 일반적이며, 이와 같은 간격을 f/stop이라고 합니다. 

 

 

 

 

그런데 왜 1, 2, 3과 같이 일정한 등간격을 쓰지 않고 이러한 값을 사용하였는지 의문이 생깁니다. 그 이유를 알아보기 위해서 f/#에 대해서 다시 한번 알아보도록 하겠습니다.

 

 

 

f/#란 초점거리를 들어오는 빛의 지름으로 나눈 값입니다. 그러므로 f/1은 초점거리와 빛의 직경이 서로 같다는 의미입니다. f/2.8은 초점거리가 빛의 직경에 2.8배라는 의미입니다.

 

 

 

이러한 사실을 기억하고 같은 초점거리를 가지고 있는 렌즈를 살펴보도록 하겠습니다. 

 

 

 

초점거리가 같은 경우 f/1인 렌즈는 f/1.4인 렌즈보다 렌즈에 들어오는 빛의 직경이 1.4배 크다는 의미입니다. 직경이 1.4배 크다는 말은 실제 렌즈를 통과하는 빛의 면적은 1.4X1.4≒2배가 크다는 의미입니다. 결국 f/1.4가 f/1보다 2배 적은 빛이 들어오게 됩니다. 또한 f/2는 2X2=4배, f/2.8은 2.8X2.8≒8배로 그 수가 적어질수록 빛의 양은 반으로 계속 감소하게 됩니다. 

 

 

 

이렇게 빛의 양이 반으로 줄어들게 되는 값은 f/1, f/1.4, f/2, f/2.8, f/4 ….의 순서로 진행되고 이 값들은 f/stop이라고 합니다. 결국 f/stop이 한 단계 늘어나면 빛의 양은 1/2로 줄어들게 되고, 두 단계 늘어나면 1/4로 더 줄어들게 되는 것입니다.

 

 

 

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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