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렌즈의 초점거리는 초점을 맞추었을 때의 렌즈에서 촬상소자까지 거리입니다. 초점거리는 일반적으로 28mm나 50mm, 100mm 등과 같은 수치로 나타납니다. 줌 렌즈의 경우는 18-55mm와 같이 초점거리의 양끝의 숫자로 나타냅니다.

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[약간 TMI] 초점거리와 화각?! 올바르게 이해하자! [YK티브이]

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초점거리와 화각 – 디지털 일안레프 카메라의 기조지식 | 니콘 이미징 디지털 청풍 번역

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렌즈

초점거리와 화각

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카메라 렌즈에 대하여.. 초점거리란? : 네이버 블로그

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블로그

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다크 프로그래머 :: 카메라의 초점거리(focal length)

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[7장] 렌즈의 초점거리와 화각

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카메라 개발자 공부방(SW)

[7장] 렌즈의 초점거리와 화각 본문

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카메라 렌즈의 초점거리와 화각의 관계

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• Most searched keywords: Whether you are looking for 카메라 렌즈의 초점거리와 화각의 관계 Updating 카메라 렌즈에서 초점거리는 참 중요한 요소이다. 이 초점거리와 화각, 그리고 간단한 기초이론을 통해 좀더 깊이 이해해 보자.
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1 렌즈의 기초와 초점거리

2 초점 거리와 화각

3 렌즈 표기와 화각

4 마치며

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[±âÃÊ°­ÁÂ] ÃÊÁ¡°Å¸® – ¿ù°£VDCM

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카메라 렌즈에 대하여.. 초점거리란?

[카메라 렌즈에 대하여.. 초점거리란?]

이번 주가 지나가기 전에 사진 포스팅은 해야 할 것 같아서 늦은 밤이지만 몇 자 적어봅니다.

일주일에 사진 포스팅은 하나 정도 하기로 한 건.. 나 자신과의 약속이거든요^^

저처럼 사진, 카메라에 대해 더 알고 싶어서 DSLR 책을 읽어보면 이해가 안되고 어렵기만 하고~;;

남자들에게 물어보면 알 수 없는 대답만 해서 더 가슴이 답답하셨던 분들은 저와 함께 해보아요. 🙂

오늘은 초점거리란 무엇인지 알아보는 시간을 가져보겠어요~

보통 렌즈는 17-55mm, 50mm, 35mm 등으로 표기가 되지요.

여기서 렌즈의 종류에 대해 간단하게 설명을 하자면..

넓은 화각을 가진 렌즈를 보통 광각 렌즈라하며 (15-40mm)

좁은 화각을 가진 렌즈를 망원렌즈라 하지요. (70-200mm)

표준렌즈는 (40mm-70mm)

그리고 초점거리가 고정된 렌즈를 단렌즈(단초점렌즈)라 합니다. (30mm, 50mm 등)

여기까지는 이해가 되는데..

렌즈의 숫자 표기는 도대체 정확하게 뭘 표현하는 것인지 모르겠다? 하셨던 분들은 주목해주세요~^^

바로 렌즈에 표기된 ‘mm’는 ‘초점거리’를 의미합니다.

예를 들어, 17-55mm 라는 표기는 17mm에서 55mm까지의 초점거리를 지원한다는 이야기이지요

어렵죠?^^

그러면 이 초점 거리는 어디에서 어디까지의 거리를 말하는걸까요?

제가 사진을 찍으면서도 항상 헷갈렸던 부분이랍니다.ㅎㅎ

말로 설명하면 이해가 안될 것 같아서 오늘 하루종일 그림을 그려보았어요~~ㅋㅋ

어떤 피사체(사진을 찍는 대상이 되는 물체)를 촬영할 때 빛은 렌즈로 들어오다가 어느 한 지점에서 모여집니다.

이 지점을 ‘제2주점’이라고 합니다.

바로 ‘제2주점’에서 디지털 센서까지의 거리를 초점거리라고 합니다.

자~ 그럼 2가지 다른 초점거리에 따른 화각이 어떻게 다른지 살펴보시죠.

초점거리가 70mm인 카메라에서 시야각은 상대적으로 초점 거리가 짧은 24mm 보다 좁은 시야각을 갖게 됩니다.

(위의 그림을 보시면서 읽으시면 이해가 되실 거예요~)

다시 말하면 초점거리가 길어질수록 화각은 좁아지며 초점거리가 짧아질수록 화각은 넓어지지요.

여기서 조금 복잡한 설명을 하자면 모든 렌즈는 35mm 풀프레임 센서크기를 기준으로 초점거리를 표기합니다.

그런데 크롭바디의 센서는 35mm 풀프레임 센서의 크기보다는 작습니다.

다시 말해 풀프레임 센서에 비해 좁은 영역만 촬영됩니다.

따라서 크롭바디에서는 초점거리는 변하지 않지만 좁은 영역만 촬영되기 때문에 화각이 좁아지게 됩니다.

그래서 크롭바디에서는 이 좁아진 화각을 ’35mm 환산화각’이라고 합니다.

이를테면 니콘 크롭바디는 1.5배 작은 센서를 사용하기에

D5100에서 24mm렌즈를 사용한다면

24mm X 1.5 = 36mm

초점거리는 24mm이지만 화각은 1.5배인 36mm렌즈의 화각과 동일합니다.

다시말해 니콘 크롭 바디 카메라에 24mm 렌즈로 찍은 화각은 풀프레임 바디 카메라에 36mm렌즈의 화각과 동일합니다.

*캐논 크롭 바디는 1.6배가 작기 때문에 1.6을 곱해야 합니다.

자~ 이제 초점 거리에 따른 화각에 대해 조금 이해가 되셨나요?

어려우세요?^^ 그림을 보면서 몇 번 읽어보시고요.

글을 읽은 다음 머릿속으로 생각하면서 사진을 찍어보며 화각의 차이를 몸소 느껴보는 것이 가장 빠른 터득법입니다.

다음에는 렌즈의 조리개에 대해 이야기해볼께요~~

저도 그동안 열심히 공부해서 공유할테니 다음 시간도 기대해주세요.ㅎㅎ

[7장] 렌즈의 초점거리와 화각

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자 오늘은 렌즈에서 초점거리와 화각에 대해 이야기해보겠습니다.

초점거리에 대해서 한 번쯤 들어보신 경험이 다들 있으실 텐데요! 인터넷이나 서적을 찾아보면 초점거리를 렌즈를 통해 빛이 한 점으로 모인 후 펼쳐진 상까지의 거리, 혹은 렌즈와 이미지 센서 사이의 거리를 초점거리라고 부르는 경우가 굉장히 많은데 정확히는 아니랍니다.

초점거리의 정확한 정의(물리학)는 렌즈를 통해 입사한 빛이 ‘광 축을 통과해서 한 점까지 모이는 거리’를 의미합니다(볼록 렌즈만 해당).

물리학적인 의미에서의 초점거리

렌즈마다의 물리적 특성이기 때문에 고정이 되어있는데요. 초점 거리를 가변적으로 조정할 수 있게끔 설계된 다중 렌즈가 아닌 이상 렌즈의 초점거리는 변하지 않는 답니다.

카메라에서 통용되는 초점거리

카메라에서 사용된 렌즈는 수차를 줄이기 위해 다중 렌즈로 구성을 하지만 빛을 한 점으로 모아주기 위해 기능적으론 볼록렌즈 역할을 한다고 배웠죠? 볼록렌즈는 렌즈에 의해 맺힌 상이 거꾸로 맺히는 특성이 있습니다. 이를 ‘도립상’이라 표현을 합니다. 초점거리는 렌즈의 물적 특성으로 광축에서 단순히 고정된 거리라 했지만 카메라 업계에선 센서와 렌즈까지의 거리를 그냥 초점거리라 통용해서 이야기를 합니다. 초점거리가 클수록 렌즈에서 센서까지의 거리가 멀어진다고 이해하시면 됩니다.

렌즈방정식(p: 피사체 거리, q: 상 거리, f: 초점거리)

물리학 시간에서 배운 렌즈 방정식을 적용해볼 수 있습니다. 초점거리는 물적 특성으로 고정되어 있다고 말씀을 드렸죠? 초점거리가 ‘1’로 고정되어 있다고 합시다.

물체거리(p)가 큰 상황에서의 렌즈 결상

렌즈 방정식에 의하면 초점거리는 1로 고정되어있고 p 값은 크니까(멀리 있는 물체) 상거리 q 값은 작을 수밖에 없습니다. q값이 작을 땐 상이 앞쪽에 맺히게 돼서 맺힌 상의 크기도 작을 수밖에 없는데요.

물체거리(p)가 작은 상황에서의 렌즈 결상

반대로 p 값이 작으면 렌즈 방정식에 의해서 상거리 q 값은 커질 수밖에 없습니다. q값이 클 땐 상이 뒤쪽에 맺히게 돼서 맺힌 상의 크기도 커지게 됩니다.

물체거리(p)가 큰 상황에서 f가 커진 경우의 렌즈 결상

이번엔 위에 물체거리(p)가 큰 상황 상태에서 초점거리가 4로 늘어났다고 가정을 합시다. 렌즈 방정식에 의하면 물체거리(p)와 동일하고, 초점거리만 늘어났으니 상거리(q)가 더 늘어났습니다. 상거리가 늘어난 만큼 상이 뒤쪽에 맺히게 돼서 큰 상이 맺히게 됩니다. 눈치채셨나요? 렌즈의 초점거리가 커질수록 같은 거리의 피사체라도 화각은 좁게 피사체는 크게 보이게 됩니다.

화각에 따른 angle of view

초점거리에 따라 입사된 빛을 가운데를 중심으로 펼쳐서 보면 위의 그림처럼 화각이 나옵니다! 상을 맺히려는 이미지 센서의 크기는 정해져 있기 때문에 넓게 보려면 보이는 모든 것을 작게 넣을 수밖에 없고, 반대로 멀리 있는 물체를 큼지막하게 보려면 화각이 좁아질 수밖에 없습니다.

초점거리별 화각(출처: 위키피디아) 어안렌즈(출처: 위키피디아)

어안 렌즈의 경우는 화각이 180도이니 180도 반경의 모든 것을 넓고 작게 볼 수 있겠습니다. (눈치채셨나요? 광각렌즈의 특성은 상이 일그러지는 특성이 있습니다.)

그리고 렌즈는 초점거리에 따라 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

광각 렌즈: 더 넓은 반경을 보기 위한 렌즈

표준 렌즈: 사람 눈과 비슷한 렌즈

망원 렌즈: 멀리 있는 곳을 보기 위해 설계된 렌즈(망원경)

자 다음은 초점에 대해서도 이야기해보겠습니다. 우리가 선명하게볼 수 있었던 이유는 시신경에 완전히 점 형태로 맺혀서 잘 보이는 것입니다. 초점이 완전히 잘 맞지 않으면 시신경에 점 형태로 맺히지 않아서 흐릿하게 보일 텐데요! 안경이 필요하겠죠? (안경은 눈의 초점거리를 조정해서 시신경에 점형태로 맺히게 도와줍니다.) 센서의 경우도 마찬가지입니다! 피사체의 거리에 따라 그리고 렌즈의 초점거리에 따라 맺히는 상이 앞쪽에 맺히기도 하고, 뒤쪽에 맺히기도 하는데요 이미지 센서에 제대로 맺힐 경우 선명하게 보이지만 이미지 센서보다 너무 앞쪽에 상이 맺히거나 뒤쪽에 맺히면 블러 하게 됩니다. 이렇게 초점이 맺히는 경우는 다음의 3가지가 있습니다.

1) 이미지 센서 앞에 상이 맺혀 원으로 맺히는 경우

2) 이미지 센서에 완전하게 점으로 맺히는 경우

3) 마지막으로 이미지 센서 뒤에 맺히는 원으로 맺히는 경우

렌즈에 의해 빛이 이미지 센서에 점형태로 모이면 영상이 선명하게 보이고, 이미지 센서 앞이나 뒤에 맺혀서 점 형태가 아닌 면적을 가진 형태로 센서에 결상이 되면 영상은 블러 해진답니다! 이 원을 circle of confusion이라고 합니다.

Circle of Confusion(출처: 위키피디아)

Circle of Confusion

Image Sensor(초록색)에선 빛이 점형태로 모였지만 파란색에 이미지 센서가 위치해 있다고 생각해볼까요? 이미지 센서엔 CoC가 면적을 가진 원형태로 맺히기 때문에 블러 하게 보일 것입니다. 그래서 우리는 초점을 잘 맞춰야 되는데요! 여기서 초점을 맞춘다는 말은 이 CoC를 점형태로 맺히게 끔 렌즈의 위치를 조정하는 것을 의미합니다! 이해가 되시죠? 오늘은 여기까지입니다~

카메라 렌즈의 초점거리와 화각의 관계

렌즈에 있어서 가장 중요한 스팩중 하나가 초점거리이다. 이번 포스팅은 초점거리에 관한 이론과 이해를 할 수 있는 내용으로 준비했다.

1. 렌즈의 기초와 초점거리

1.1. 이론적인 카메라 렌즈

카메라의 렌즈는 여러매의 렌즈들이 모여 하나의 렌즈로 구성이 되지만 이는 여러가지 수차들을 제거하기 위한 보조적인 역할을 하는것이고, 렌즈의 수량과 별개로 이론적인 광학적 중심은 하나의 볼록렌즈로 본다

1.2. 초점거리

빛이 렌즈의 광축과 나란하게 들어온다고 가정했을때, 렌즈를 통과한 빛은 한 점에 모이는데, 렌즈의 광학적 중심에서 빛이 한점에 모인곳 까지의 거리를 초점거리라 한다.

1.3. 이미지 거리

실제로 이미지가 맺히는 부분은 초점거리를 지나서 인데, 실제 상이 맺히는 위치는 이상적인 렌즈라 가정하고, 두가지 이론을 따른다.

– 렌즈의 광축과 나란하게 지나가는 광선은 반드시 초점거리의 초점을 지나간다.

– 렌즈의 중심을 지나가는 광선은 굴절하지 않고 직선으로 지나간다.

위 이미지는 이 이론을 바탕으로 그린 그림이다.

위쪽의 그림은 광축과 나란하게 지나가는 빛은 한곳으로 모이고 그 모인 점과 광학적 중심까지의 거리가 초점 거리임을 표현한 그림이다.

아래쪽 그림은 실제 이미지가 맺히는 그림인데 파란 선을 주목해서 보면 렌즈의 광축과 나란하게 지나간 광선은 렌즈에서 굴절해 초점을 지나 이미지 센서까지 직진했고, 렌즈의 중심을 지난 광선은 굴절하지 않고 그대로 직진해 이미지 센서까지 도달했다.

이렇게 피사체에서 사방으로 퍼진 빛은 렌즈를 통해 이미지 센서의 한 점으로 모두 모이게 된다. 이렇게 모인 무수한 점들이 선이되고, 면이되어 사진이 된다.

1.4. 사진의 초점

렌즈 초점링을 돌리면 렌즈의 위치가 변하면서 초점을 잡게 되는데 이때도 초점거리는 변하지 않고 렌즈의 광학적 중심 위치만 이동하게 된다.

2. 초점 거리와 화각

우선 아래 이어질 설명은 실제 렌즈가 아닌 가상의 렌즈임으로 실제 치수 같은건 무시하고, 원리만 보도록 한다.

2.1. 화각

화각은 피사체를 촬상면에 담을 수 있는 최대 각도를 의미한다. 조점거리에 따라 렌즈의 굴절 각도도 달라지고, 이에 따라 이미지로 담기는 면적이 달라진다. 아래의 이미지는 대략 53도의 화각을 가지고 있다. 53도 바깥에 있는 이미지는 촬상면을 벗어나게 된다.

2.2. 초점거리에 따른 변화

이번엔 초점거리에 따른 화각의 변화에 대해 알아보자.

초점거리B 그림은 초점거리A 그림에서 초점거리만 1.5배 해서 그린 그림이다. 위의 이미지를 보면 몇 가지 사실을 알 수 있다.

1) 화각의 변화 : 조점거리가 길어지면서 화각이 좁아졌다 54도 –> 38도

2) 렌즈의 위치변화 : 초점거리가 길어진 만큼 렌즈가 앞으로 나왔다, 망원렌즈 일수록 렌즈가 길어지는 이유가 된다.

3) 이미지의 변화 : 위의 그림을 보면 b와 b’가 같고, a와 a’의 길이가 같은 것을 알 수 있다. 반면 피사체의 거리는 멀어졌다. 이 말은 더 멀리에 있는 피사체인데 촬상면에는 같은 크기로 담긴다는 것을 알 수 있다. 즉 멀리 있는 피사체가 크게 확대되서 찍혔다는 말이다.

3. 렌즈 표기와 화각

3.1. 줌렌즈와 단렌즈

이렇듯 초점거리는 렌즈의 특징을 나타나는 지표가 되기때문에 렌즈에는 초점거리를 표기하는데 줌이 안되는 렌즈는 초점거리가 변하지 않기 때문에 초점거리를 하나만 표기한다. (예 : EF 50mm F1.8)

반면 줌렌즈는 초점거리가 가변적으로 변하기 때문에 최대광각의 초점거리와 최대 망원의 초점거리를 같이 표기한다. (예: EF 24-70mm F2.8)

3.2. 표준, 망원, 광각

이건 딱 정해져 있는것은 아니지만 일반적으로 풀프레임 기준 50mm를 표준렌즈로 본다, 50mm 를 표준으로 보는건 인간의 화각이랑 비슷하기 때문이라고 한다.

이를 기준으로 초점거리가 길수록 망원 초점거리가 짧을수록 광각으로 분류하게 된다. 이런 기준으로 50mm를 기준으로 망원과 광각이 고르게 들어있는 24-70mm 줌렌즈를 표준 줌렌즈 라고 부르는 것이다.

마찬가지 이유로 70-200mm 줌렌즈는 50mm보다 망원으로 구성되어있는 화각의 렌즈이기 때문에 망원줌 이라고 부르고, 12-24mm 렌즈를 광각줌 렌즈라 부른다.

4. 마치며

사실 초점거리는 짧으면 광각 길면 망원 정도만 알아도 사진 찍는데는 아무 지장이 없다. 그래도 사진을 하면서 이런 이론 조금은 알아두는 것도 나쁘지 않을 것 같다. 나름 이해가 쉽게 갈 수 있도록 열심히 그림을 그렸는데, 이해가 잘 갈런지는 모르겠다 ;;

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