렌즈에 서져있는 숫자를 알아보자 2 - 조리개 수치

이제 대부분의 분들이 알고 있는 이야기이다.
조리개 값이 무엇을 뜻하는지를 말이다.

자 위의 사진에 보면 F 값 뒤어 써져있는 숫자. 그것이 조리개 수치이다.

대부분 저 조리개 수치는 최대개방. 즉 가장 밝은 값을 이야기해준다.


줌렌즈의 경우 가변조리개값의 경우 줌영역에 다라 조리개값이 달라지는 렌즈는
위와같이 F3.5~6.3 이라고 표기를 하게 된다. 줌영역에 따라 조리개값이 달라진다는 이야기다.

1. 조리개 값

아마 기본적을 다들 알고 있을 것이다.
F 값.. 조리개 숫자가 작을 수록 밝은 렌즈라고

즉 F1.0와 F4.0 이 있다면 F1.0이 더 밝은 렌즈라고 알고 있다. 
통상 사람이 눈으로 보는 밝기의 기준을 1.0이라고 하는데
F1.0이라면 인간의 눈으로 보는것과 비슷한 밝기라는 뜻인건가???

뭐... 엄밀히 말하면 조금 다른 말이다. 

상식적으로 사람의 눈으로 보는것과 어찌되었던 유리나 
기타등등을 거쳐 보는 밝기가 같을 리가 없지 않은가?
일단 이해하기 편하게 그렇게 생각을 하도록 해도 무방하긴 할 것이다.


즉 1 이라는 숫자는 들어오는 빛의양을 온전하게 다 받아들이는 완전한  숫자 1인 것이다.


그렇다면 흔히 보이는 조리개값들을 보면 한번즘
의구심을 품어본 사람이 있을 것이다.

조리개를 통해 빛의 양을 조절한다는 것은 알고 있을 것이다. 

그러면 온전히 받을때가 1이면 반즘 조이면 0.5 , 완전히 조이면 0 이런식으로 표기하면 좋잖아?

하지만 조리개 값을 보면 1.4 , 2.0, 2.8 , 4.0 , 5.6 이런 식이다. 
쓰기도 읽기도 애매한 저 값들은 무엇인가?



그것들을 설명하자면 아래의 사항을 조금 알아야 한다. 

뭐 어렵지 않은 약간의 곱셈이다.

조리개 최대개방 구경 : 렌즈의 초점거리 = 조리개값

즉 초점거리가 50mm 의 렌즈가 조리개값이 F1.4 라고 한다면
50 : x = 1 : 1.4 , 간단한 수식이다. 조리개 최대개방시 구경이 35.7mm 라는 것을 알 수 있다.

요컨데 초점거리보다 조리개 최대개방구경이 크면 F0.95 같은 값이 나오기도 한다는 이야기이다. 

자 그러면 쉽게 말해서 

초점거리가 50mm 인 렌즈는 조리개구경이 50mm이면 조리개값이 F1.0 이라는 이야기이다.

F = 초점거리 / 조리개구경 이라는 단순한 공식이 성립하게 된다. 

그리고 이때 조리개구경을 통해 들어오는 빛의양을 절반으로 줄이기 위해서 결정되는 값
그것이 바로 조리개 값이라고 보면 된다. 


자 여기서 부터는 간단하지 않은 수학이 들어간다. 
다들 원면적을 구하는 것은 알고 있을 것이다.

지름이 50mm 라고 쳤을때 원의 면적은 1,963㎟
이때 빛의 양을 절반으로 줄기이 위해서는 면적도 절반(982㎟)이 되어야 한다.
다만 다들 배웠다시피 반지름의 제곱근과 파이로 구해지는 원면적은
반지름을 반토막내면 면적은 1/4이 되기 마련이다. 

자 그렇다면 50mm의 지름을 면적이 반이되는 수치로 줄여야 하는데
그 반지름은 약35.355mm 이고 이때 면적이 약 982㎟ 가 나오게 되어
약 절반의 면적이 되게 된다.

50mm를 35.355mm 가 되게끔 나누어주는 값 .
빛을 받는 조리개 면적이 1/2로 되게 만들어 주는 값!
즉 루트2 의 값이 바로 1.41421356 이라는 값이 나오게 된다.

빛이 받는 면적을 1/3로 되게하기 위한 값은 당연히 루트3의 값 1.73205~ 의 값이 나온다.
당연히 빛을 받는 면적이 1/4로 되기 위한 값은 2 인 것이 당연하고
1/8로 되게 하기 위한 값은  2.82842712~ 가 되기 마련이다.

자 그러면 이제 눈치채셨으리라

조리개의 1.4, 1.7, 2.0, 2.8 같은 값은 바로 저 값을 간소화 한 값임을 알 수 있을 것이다.
즉 이 수치들은 조리개의 구경을 일정단계씩 줄여나가기 위한 값이라는 것이다.





2. 실제로 조여보자 

실제로 수동렌즈가 있다면 한번 조여보도록 하자.

아래의 사진은 필자가 가진 md 50mm F1.2의 조리개 모양이다.
나온지 오래된 렌즈라 조리개날수도 부족하고 해서 조이면 완벽한 구형이 나오지 않는다.

최근에는 미러리스 등의 카메라가 나와서 잘 모르시는 분들도 있겠지만
에전 필름 slr카메라로 스플릿스크린을 들여다보며 초점을 맞춰보신 분들이라면 알 것이다. 
어두운 렌즈를 끼웠을때 스플릿 스크린도 어두워져서
초점맞추기 참 삐리리하던 그 기분을!!!


덕분에 간만에 제습함에서 잠자던 필자의 카메라중 하나를 꺼내들었다.

파인더를 사진으로 찍어 보았으나 사진으로 잘 모일리 만무하다.
하지만 가운데 보이는 스플릿 스크린 부분을 보면 어두운렌즈와
밝은 렌즈의 차이를 명확히 구분할 수 있게 된다. 

3. 조리개 수치와 레즈의 크기

그리고 다들 알고 있는 또 하나의 진리
동일한 초점거리의 렌즈라도 조리개가 밝을 수록 가격이 엄청 비싸진다는 것을
왜일까? 그것과 더블어 또 생각나는 질문도 있을 것이다. 

렌즈는 모두 제각각인데 왜 조리개 값은 모두 비슷한 수치들을 가지고 있는가.?
55파이의 구경이 작은 렌즈도 F2.8, 
82파이의 구경이 큰 렌즈도 F2.8이면 뭔가 이상하지 않은가?

위의 사항은 수치와 기술적으로 답변하자면 아래와 같다.

물론 당연히 조리개 최대개방구경이 클 수록 더 많은 빛을 받을 수도 있지만...
 조리개 자체가 대부분 렌즈의 마운트에 가까운 후면부에 위치하다보니
무작정 커질수도 없다. 물리적으로 마운트구경은 한정적인데 뒷 렌즈의 구경도
한계가 있을 수 밖에 없고 조리개나 이에 따른 설계도 마찬가지일 것이다.

생각해 보면 대부분 F1.x 대의 렌즈가 유독 표준대에 많은 것은 크기대비 합리적이기 때문이리라.
소니의 135za f1.8 이나 캐논의 200mm f1.8의 최점거리대비 두툼한 부피와
밝고 아름다운 뒷렌즈를 보면 이해가 갈 것이다. 

뭐 물론 무리를 한다면  이런 렌즈도 나오게 되는 것이 아니겠는가
시그마 200-500mm F2.8 후덜덜 하다. 
단순 수치로만 계산해도 약 179mm 가 나오게 되니 지름이 어마어마해질 것이다.

즉,  초점거리가 길고 (망원으로 갈 수록) 조리개 수치가 작을 수록 렌즈의 크기가 커진다. 

캐논의 200mm F2.0 등의 렌즈가 크고 비싼 이유이다. 
캐논의 300mm f2.8 같은 렌즈가 크고 비싼 이유이다.
캐논의 85mm F1.2 같은 렌즈가 크고 비싼 이유이다

쉽게 말해서 135mm f1.8과 135mm F2.8의 크기와 부피차이가 
생기는 이유는 위와 같은 이유 때문이라고 보면 된다.

요컨데 물리적 한계와 부피, 제조가격 및 소비자가격을 고려해서

기술적을 적당히 타협하게 되므로 
무식하게 큰 렌즈는 그리 많지 않은 것이리라.