개념 한 쪽
초점거리는 렌즈 광학에서 기본이 되는 개념으로, 렌즈의 광학적 성질과 촬영 시 화각을 결정한다. 초점거리의 정확한 정의와 초점거리와 화각의 관계, 그리고 초점거리와 관련된 광학 현상을 구분하는 능력이 필요하다.
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출제기준 단원 「초점거리」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 초점거리의 정의 판별 | 1 | 무한대 초점과 제2주점~필름면 거리의 정의 연결 여부를 판별 |
| 수차 유형 구분 | 1 | 중심부·주변부 초점 차이와 구면수차를 연계하여 묻기 |
| 화각 비교 | 1 | 주어진 초점거리들 가운데 화각이 가장 넓은 렌즈 선택 |
초점거리는 렌즈가 무한대에 있는 피사체에 초점을 맞췄을 때 렌즈의 제2주점(후측 주점)에서 필름면 또는 센서면까지의 직선 거리로 정의한다. 이 정의는 렌즈의 물리적 길이와 같지 않으며, 항상 주점과 상면 사이의 직선 거리로 이해해야 한다.
초점거리는 화각과 반비례 관계에 있다. 초점거리가 짧을수록 더 넓은 범위를 담을 수 있어 화각이 넓어지고, 초점거리가 길수록 화각이 좁아진다. 예시로 제시된 초점거리들 중 가장 짧은 24mm가 가장 넓은 화각을 제공하므로 광각렌즈로 분류된다.
렌즈 설계와 화질에는 여러 수차가 관여한다. 동일한 광축에 평행한 광선이라도 렌즈의 중심부를 통과한 빛과 주변부를 통과한 빛의 초점 위치가 서로 달라지는 현상은 구면수차라 정의한다. 반면 상면 만곡은 평면 피사체가 렌즈를 통과한 후 곡면 형태의 상으로 맺히는 현상이며, 비점 수차는 방향에 따라 다른 초점 면을 형성하는 현상으로 구분한다.
렌즈가 형성하는 상의 범위는 이미지 서클이라 부르며 이는 렌즈가 만드는 둥근 초점 면의 지름을 의미한다. 이미지 서클이 센서 크기보다 작으면 모서리에서 비네팅이 발생할 수 있다. 또한 렌즈 내부에서 강한 빛이 다중 반사되어 화상을 해치는 현상은 플레어로 정의한다.
초점거리와 관련된 용어와 현상을 구별하는 것이 중요하다. 초점거리의 정의(제2주점~필름면의 직선거리), 초점거리와 화각의 관계(짧을수록 넓음), 그리고 대표적인 수차 및 광학 현상(구면수차, 상면 만곡, 비점 수차, 이미지 서클, 플레어)을 명확히 이해하면 문제 해결에 도움이 된다.
초점거리와 화각의 관계를 묻는 문제는 제시된 여러 초점거리 중 가장 짧은 값을 선택하면 화각이 가장 넓다는 원리로 풀이한다. 예컨대 보기들에 24mm, 50mm, 135mm, 200mm가 있다면 24mm가 가장 넓은 화각을 제공하므로 정답으로 고른다.
초점거리의 정의를 묻는 문항은 '무한대 피사체 초점 시 제2주점에서 필름면까지의 직선 거리' 연결을 확인하면 정답을 도출한다. 수차 관련 문항은 '중심과 주변부의 초점 위치 차이'라는 표현이 있으면 구면수차를 답으로 선택한다.
강한 빛이 렌즈에 닿으면 여러 렌즈에서 서로 반사하여 필름에 점 또는 조리개 무늬를 만들기도 하여 화상을 이 중으로 해친다. 이를 무엇이라 하는가?
정답 ③ · 강한 빛이 렌즈 표면이나 렌즈 내부에서 여러 차례 반사되어 필름면에 닿으면, 화상에 흐릿한 원형의 광채나 조리개 모양의 무늬를 만들어 화질을 떨어뜨리게 됩니다. 이러한 현상을 플레어(Flare)라고 합니다.
강한 빛이 렌즈 내부에서 반사되어 화상을 해치는 현상을 플레어(Flare)라고 한다.
렌즈의 중심부로 입사된 빛과 주변으로 입사된 빛이 한곳에 모이지 않는 현상 때문에 생기는 수차는?
정답 ② · 렌즈의 수차 중 구면수차(Spherical Aberration)는 렌즈의 표면이 구형인 때문에 발생합니다. 렌즈의 중심부를 통과하는 빛과 주변부(가장자리)를 통과하는 빛이 굴절률의 차이로 인해 초점면 정확히 한 점에 모이지 못하고 초점이 흐려지는 현상입니다.
렌즈 중심부와 주변부 빛의 초점 불일치로 인한 수차는 구면수차이다.
다음 중 화각이 제일 넓은 Lens의 초점거리는?
정답 ① · 렌즈의 초점거리가 짧을수록 화각이 넓어집니다. 따라서 24mm, 50mm, 135mm, 200mm 중 가장 짧은 초점거리인 24mm 렌즈가 가장 넓은 화각을 가집니다.
렌즈의 초점거리가 짧을수록 시야각인 화각이 넓어지므로, 가장 짧은 24mm가 화각이 가장 넓다.
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