망원 렌즈

3. 구조

망원 렌즈는 일반 렌즈(장초점 렌즈)와 달리, 광학 중심을 렌즈 앞쪽으로 이동시켜 렌즈의 물리적 길이를 초점 거리보다 짧게 만든다. 장초점 렌즈의 길이는 초점 거리에 근접하지만, 망원 렌즈는 초점 거리보다 짧게 만들어진다. '망원 비율'은 렌즈의 물리적 길이를 초점 거리로 나눈 값으로, 장초점 렌즈는 약 1, 망원 렌즈는 1보다 작다.^[1] 예를 들어, Canon EF 400mm DO IS 렌즈는 앞쪽(수렴) 렌즈 그룹에 회절 광학을 통합하여 망원 비율을 으로 낮췄다.

망원 렌즈는 피사계 심도가 얕아 정밀한 초점 조절이 필요하다. 따라서 일안 반사식 카메라가 망원 렌즈에 적합하다. 광학 설계상 길고 무거워지는 경향이 있어, 자동 초점 카메라용 렌즈에서는 렌즈 구성의 일부만 앞뒤로 움직이는 이너 포커스·리어 포커스 방식이 채택되어 개발되고 있다. 초점 거리가 길어질수록 최단 촬영 거리는 길어지는 경향이 있다.

"망원형의 구성을 가진 렌즈"("망원 타입" 등)는, 좀 더 초점 거리가 짧은 표준 내지 광각 렌즈를 콤팩트하게 만들기 위해 망원 구성을 한 예시이다(예: 올림푸스 XA).

3. 1. 기본 구조

3. 2. 반사 굴절 광학계 (Reflex Lens)

3. 3. 레트로포커스 렌즈 (Retrofocus Lens)

4. 종류

망원 렌즈는 일반적인 렌즈보다 초점 거리가 길어 멀리 있는 물체를 확대해서 촬영할 수 있는 렌즈이다. 단순한 사진 렌즈는 주어진 초점 거리를 가진 하나의 렌즈 요소로 구성될 수 있지만, 실제로는 광학 수차를 최소화하기 위해 여러 요소를 사용하여 무색 렌즈를 형성한다.

초점 거리가 아무리 길더라도 렌즈의 광학 중심이 구조 내부에 있는 단순한 렌즈는 망원 렌즈가 아니며, ''장초점 렌즈''라고 부른다.^[1] 망원 렌즈는 광학 중심을 구조 앞으로 이동시켜 렌즈의 물리적 길이를 초점 거리보다 짧게 만든다. 망원 비율은 렌즈의 물리적 길이를 초점 거리로 나눈 값으로, 장초점 렌즈는 약 1, 망원 렌즈는 1보다 작다. 예를 들어, Canon EF 400 mm DO IS 렌즈는 앞쪽 렌즈 그룹에 회절 광학을 통합하여 약 0.58의 망원 비율을 달성한다.

가장 단순한 망원 렌즈는 두 개의 요소, 즉 수렴 렌즈(물체 쪽)와 발산 렌즈(이미지 쪽)로 구성된다. 이 두 그룹의 조합은 동일한 이미지 크기를 생성하는 장초점 렌즈보다 물리적으로 짧은 렌즈를 만든다.

거울과 렌즈를 결합한 반사 굴절 렌즈('반사' 또는 '미러' 렌즈)도 망원 렌즈와 동일한 특성을 얻을 수 있다. 이 디자인은 곡면 거울을 주 목표로 하고 거울 앞에 있는 음의 렌즈를 사용하여 광학 수차를 보정한다. 또한 곡면 보조 거울을 사용하여 음의 렌즈 망원 그룹과 동일한 방식으로 빛의 원뿔을 확장한다. 거울은 광 경로를 접어 렌즈를 더 짧고 가볍게 만들지만, 보조 거울의 중앙 장애물로 인해 초점이 맞지 않는 하이라이트가 "도넛" 모양으로 나타나는 광학적 문제가 발생한다.

민간용으로 제작된 가장 무거운 비 반사 굴절 망원 렌즈는 칼 자이스(Carl Zeiss)에서 제작했으며, 초점 거리는 1700 mm이고 최대 조리개는 F4이며, 425mm의 입구 동공을 갖는다. 이 렌즈는 중형 포맷 핫셀블라드(Hasselblad) 203 FE 카메라와 함께 사용하도록 설계되었으며, 무게는 256kg이다.^[3]

망원 렌즈 디자인은 올림푸스 XA(Olympus XA)와 같이 광각 렌즈에도 사용되어 35 mm 초점 거리를 매우 컴팩트한 카메라 바디에 넣을 수 있게 하였다.^[4]

망원 렌즈는 초점 거리에 따라 단 렌즈(또는 인물 렌즈, 35mm 필름 형식에서 85–135mm^[5]), 중 렌즈(35mm 필름 형식에서 135–300mm^[6]), 슈퍼 렌즈(35mm 필름 형식에서 300mm 이상^[6]) 등으로 세분화되기도 한다.

4. 1. 단초점 망원 렌즈

• 35mm판(라이카판)에서 표준 렌즈로 만들어진 최장 초점 거리는 코니카의 "헥사논 60mmF1.2"이며, 그 대각선 화각은 39°이다. 따라서 대각선 화각이 39° 미만인 렌즈를 "망원 렌즈"로 한다.
• 35mm판용 단초점 렌즈에서는 60mm 다음으로 긴 초점 거리는 85mm인 경우가 많다. 따라서 일반적으로 85mm 이상의 초점 거리를 가진 렌즈가 35mm판 "망원 렌즈"로 분류된다.

• 어느 정도 가까운 거리를 촬영할 경우 원근감이 표준 렌즈보다 자연스럽고, 피사체와 촬영자 사이에 적당한 거리를 둘 수 있다.
• 피사계 심도가 얕아 피사체가 배경이나 전경에서 떠오르는 듯이 찍힌다.

4. 2. 망원 줌 렌즈

5. 역사

망원 렌즈 개념은 1611년 요하네스 케플러가 그의 저서 ''굴절광학''(Dioptrice)에서 처음으로 설명되었고,^[7] 1834년 피터 바로우에 의해 재발명되었다.^[8]

사진술의 역사는 일반적으로 1891년 토마스 루돌푸스 댈메이어를 사진 망원 렌즈의 발명자로 인정하지만, 다른 사람들도 거의 동시에 독립적으로 발명했다. 일부에서는 그의 아버지인 존 헨리 댈메이어를 1860년에 발명자로 인정한다.^[9]

1883년 또는 1884년에 뉴질랜드 사진가 알렉산더 매케이는 짧은 초점 거리의 망원경 대물 렌즈와 오페라 글라스의 음수 렌즈 및 기타 광학 부품을 결합하여 광선을 수정함으로써 훨씬 더 다루기 쉬운 장초점 렌즈를 만들 수 있다는 것을 발견했다. 그의 사진 중 일부는 웰링턴의 턴불 도서관에 보관되어 있으며, 이 중 두 개의 사진은 1886년 5월에 촬영된 것으로 명확하게 날짜를 확인할 수 있다. 매케이의 사진 중 하나는 약 2.5km 떨어진 웰링턴 항구에 정박해 있는 군함을 보여주며, 돛대와 포구의 줄이 선명하게 보인다.^[10] 다른 하나는 같은 지점에서 촬영되었으며 카메라에서 약 100m 떨어진 현지 호텔인 셰퍼드 암스(Shepherds Arms)를 보여준다. 배의 돛대가 배경에 보인다. 매케이의 다른 사진 업적에는 사진 현미경 사진과 화석 사진을 위한 '그림자 없는 기술'이 포함된다.^[11]

매케이는 1890년 웰링턴 철학회(뉴질랜드 왕립 학회의 전신)에 자신의 연구 결과를 발표했다.^[12]

1970년대 중반부터 일본 제조업체들은 전체 광학 시스템을 한 유닛으로 이동시키는 대신 더 작은(분산형) 후면 그룹을 이동시켜 초점을 맞추는 망원 렌즈를 도입했다. 어떤 경우에는 분산 그룹 뒤에 두 번째 수렴 그룹이 추가되었다.^[13][14] 이것은 내부 초점,^[15] 차등 초점 또는 후면 초점^[16]으로 판매되었으며, 그 개념은 줌 렌즈 설계에서 파생되었다.^[17]

참조

_[1] 서적 Manual of Photography https://books.google[...] Taylor & Francis 2000-08-17
_[2] 서적 Camera Lenses: From Box Camera to Digital https://books.google[...] Society of Photo Optical 2006
_[3] 웹사이트 Zeiss Apo Sonnar T* 1700 mm F4 lens http://www.dpreview.[...] 2006-10-01
_[4] 웹사이트 XA The Original http://www.diaxa.com[...] 2017-02-08
_[5] 웹사이트 FAQ: What is a Portrait Lens? https://www.adorama.[...] 2022-11-07
_[6] 웹사이트 Wide-Angle vs. Telephoto: Which Lens Should You Choose? https://www.adorama.[...] 2021-04-13
_[7] 서적 The Dictionary of Photography for the Amateur and Professional Photographer https://books.google[...] London: Hazell, Watson, and Viney Ld
_[8] 서적 Reflecting Telescope Optics https://books.google[...] Springer
_[9] 서적 The New York Times Guide to Essential Knowledge https://books.google[...] Macmillan
_[10] 간행물 Alexander McKay: New Zealand's first scientific photographer https://collections.[...]
_[11] 서적 The Real McKay: The remarkable life of Alexander McKay, geologist. (1841-1917) http://www.otago.ac.[...] Dunedin: Otago University Press
_[12] 간행물 On Some Means for increasing the Scale of Photographic Lenses, and the Use of Telescopic Powers in Connection with an Ordinary Camera https://books.google[...]
_[13] 특허 Telephoto lens system
_[14] 특허 Telephoto lens system having an improved focusing capability
_[15] 웹사이트 Nikkor Lenses, Code No. 8C2-00-E05 https://www.pacificr[...] Nikon Inc. 1984
_[16] 웹사이트 Canon FD Lenses, pub. C.-CE-132B https://flynngraphic[...] Canon Inc. 1981-11
_[17] 서적 Optics in Photography SPIE Optical Engineering Press 1992
_[18] 문서 焦点距離分の1秒…「焦点距離分の1秒」は、ライカ判のカメラの場合の目安である。APS-CサイズDSLRやマイクロフォーサーズシステム、中判カメラなど他のフォーマットでは、いわゆる[[35mm判換算焦点距離]]を目安とする。
_[19] 웹사이트 기술・연구개발｜VR（手ブレ補正）システム http://web.canon.jp/[...] 키야논 2008-03
_[20] 문서 니콘]]은、「[http://www.nikon-image.com/jpn/products/lens/af/fx/zoom/ai_af_vr_ed_80-400mmf45-56d.htm Ai AF VR Zoom-Nikkor ED 80-400mm F4.5-5.6D]」을 「초망원렌즈」로 하고, [[키야논]]은、「[http://cweb.canon.jp/ef/lineup/tele-zoom/ef100-400-f45-56l/index.html EF100-400mm F4.5-5.6L IS USM]」을 「망원줌렌즈」로 하고 있다
_[21] 문서 키야논의 경우, 「[[commons:File:Canon EF 28-300 L IS horizontal-view.jpg|EF28-300mm F3.5-5.6L IS USM]]」은 「망원줌」으로 분류하고, 35mm판환산으로 29-320mm 상당의 초점거리 이미지를 가지つ「[[commons:File:Canon EF-S 18-200mm lens side.jpg|EF-S18-200mm F3.5-5.6 IS]]」은 「고배율줌렌즈」로 분류하고 있다.
_[22] 서적 R. E. Jacobson, The manual of photography: photographic and digital imaging, page 93 https://books.google[...]
_[23] 서적 Gregory Hallock Smith, Camera lenses: from box camera to digital, page 207 https://books.google[...]
_[24] 웹인용 photographywebsite.co.uk - Lens Types Explained http://www.photograp[...] 2017-06-05