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렌즈 밝기

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목차

1. 개요

렌즈 밝기는 렌즈가 받아들이는 빛의 양을 나타내는 지표로, 낮은 조리개값(f-number)을 가질수록 밝은 렌즈에 해당한다. 밝은 렌즈는 저조도 환경에서 셔터 속도를 확보하고 아웃포커싱 효과를 낼 수 있지만, 복잡한 설계와 고품질 부품 사용으로 가격이 비싸고 크고 무거울 수 있다는 단점이 있다. 렌즈 밝기를 높이기 위해 텔레컨버터를 사용할 수도 있으며, 초고속 렌즈는 f/1.4보다 낮은 조리개값을 가진 렌즈를 의미한다. 2020년대에는 f/0.95 렌즈가 등장했으며, 2021년 기준 코시나 보이트란더 슈퍼 녹톤 29mm f/0.8 렌즈 등이 생산되고 있다.

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렌즈 밝기
렌즈 밝기
다른 이름렌즈 속도 (lens speed)
설명렌즈의 최대 구경 직경 또는 최소 f-수
관련 기호f/
영어 이름lens speed

2. 밝은 렌즈의 장단점

밝은 렌즈는 낮은 조리개값(f-number)을 통해 더 많은 빛을 받아들여, 저조도 환경에서도 빠른 셔터 속도를 확보하고, 얕은 심도 표현으로 배경을 흐리게(아웃포커싱) 하는 효과를 낼 수 있다. 그러나 최대 밝기를 구현하려면 복잡한 광학 설계, 정밀한 제조 기술, 고품질 유리 및 특수 코팅 등이 필요하며, 이는 렌즈 가격 상승의 주요 원인이 된다. 특히 광각 렌즈나 망원 렌즈의 경우 밝은 렌즈 설계가 더욱 어려워 고가에 판매되는 경향이 있다.

1960년대 중반, 주요 제조업체들 사이에서 밝은 렌즈 유행이 있었다.[4] 1966년, 칼 자이스는 포토키나에서 Super-Q-Gigantar 40mm 0.33이라는 프로토타입 렌즈를 선보였으나,[4] 이 렌즈는 여러 부품으로 만들어졌으며, 주장된 속도와 초점 거리는 명목상이었고 사진 촬영에 사용할 수 없었다.[4][5]

0.5, 0.7, 1.0, 1.4 및 2.0은 각각 1 스톱(2배 빠름) 차이가 난다. f-스톱은 약 1.4인 2의 제곱근의 요인에 해당하기 때문이다. 따라서 1.0 근처에서 0.1의 변화는 약 1/4 스톱에 해당한다(선형 근사에 의해). 즉, 1.0은 1.2보다 약 50% 빠르고, 1.2는 1.4보다 약 50% 빠르다.

"빠르다"고 여겨지는 기준은 렌즈 설계, 광학 제조, 유리의 품질, 광학 코팅 기술의 발전과 더 작은 이미지 형식으로의 전환으로 인해 시간이 지남에 따라 더 낮은 f-넘버로 진화했다. 예를 들어, 1911년 브리태니커 백과사전은 렌즈를 유효 구경 기준으로 특급(f/6 이상), 래피드(f/6 ~ f/8), 슬로우(f/11 미만)로 분류했지만, 오늘날에는 f/6이 상당히 느린 축에 속한다.

2017년 기준으로 캐논, 니콘, 펜탁스, 소니는 모두 자동 초점 50mm 1.4 렌즈를 생산한다. 이 렌즈들은 비교적 저렴하다. 2023년 기준으로 캐논은 자동 초점 50mm 및 85mm 1.2 렌즈도 생산하며, 니콘은 수동 초점 58mm 0.95 렌즈와 자동 초점 50 및 85mm 1.2 렌즈를 생산한다. 자세한 내용은 캐논 EF 50mm 렌즈 및 캐논 EF 85mm 렌즈를 참조하라. 펜탁스는 APS-C 카메라용 50mm 1.4 렌즈와 55mm 1.4 렌즈를 생산한다. 펜탁스 렌즈를 참조하라. 소니는 여러 50mm 1.4 렌즈와 50mm 1.2 렌즈를 생산한다.

2. 1. 밝은 렌즈의 장점

밝은 렌즈는 저조도 환경에서 셔터 속도를 확보하여 흔들림 없는 사진을 촬영하는 데 유리하다. 또한, 얕은 심도 표현을 통해 피사체를 부각하고 배경을 흐리게 하여 인물 사진 등에서 심미적인 효과를 얻을 수 있다.[2] 움직이는 피사체를 흔들림 없이 포착하기 위한 빠른 셔터 속도 확보에도 유리하다.

조리개값 3.5 (접사 렌즈, 속도는 우선순위가 낮음), 1.7 (표준), 1.2 (큰 조리개와 고속, 일반적으로 고가)의 조리개값을 가진 미놀타 50mm 단렌즈 3개. 렌즈 입구 직경과 조리개값의 관계를 보여준다.


최대 렌즈 밝기를 얻으려면 엔지니어링 트레이드오프가 필요하며, 따라서 단렌즈(고정 초점 거리)가 일반적으로 줌 렌즈보다 밝다.[2] 35mm 필름 카메라와 풀 프레임 DSLR 카메라의 경우, 가장 밝은 렌즈는 일반적으로 50mm 근처의 "표준 렌즈" 범위에 있다. 이 범위에는 상대적으로 저렴하고 품질이 좋은 밝은 렌즈가 여러 개 있다. 예를 들어, 캐논 EF 50mm f/1.8 II 또는 니콘 AF Nikkor 50 mm f/1.8D는 매우 저렴하지만 매우 밝고 광학적으로도 좋은 평가를 받고 있다.

"표준" 초점 거리 밖에서는 렌즈 밝기가 렌즈의 가격 및/또는 품질과도 관련이 있는 경향이 있다. 이는 최대 조리개값이 큰 렌즈는 설계, 제조 정밀도, 특수 코팅 및 유리의 품질에 더 많은 주의가 필요하기 때문이다. 넓은 조리개값에서는 구면 수차가 더 중요해지며 이를 보정해야 한다. 따라서 밝은 망원 렌즈 및 광각 레트로포커스 디자인은 훨씬 더 비싼 경향이 있다.

텔레컨버터(스피드 부스터라고도 함)를 사용하여 렌즈의 밝기를 높일 수 있으며, 이에 따라 초점 거리가 감소한다. 예를 들어, 메타본즈 0.58x BMPCC 스피드 부스터를 f/1.2 렌즈와 결합하여 f/0.74를 얻을 수 있다.[3]

손으로 들고 찍는 사진의 최대 노출 시간은 손떨림 보정 시스템으로 늘릴 수 있다. 2014년 파나소닉은 내장형 손떨림 보정 기능이 있는 가장 빠른 렌즈인 라이카 노크티크론 42.5mm f/1.2를 출시했는데, 카메라 바디에 추가적인 이미지 센서의 안정화 시스템이 있다면 듀얼 이미지 손떨림 보정(Dual I.S.)으로도 작동할 수 있다.

2. 2. 밝은 렌즈의 단점

밝은 렌즈는 더 많은 빛을 받아들여 어두운 환경에서도 촬영이 용이하지만, 몇 가지 단점을 가지고 있다.

  • 높은 가격: 밝은 렌즈는 복잡한 설계와 고가의 부품을 사용하기 때문에 가격이 비싸다. 특히 "표준" 초점 거리(35mm 필름 카메라 및 풀 프레임 DSLR 카메라 기준 50mm 근처)를 벗어난 망원 렌즈나 광각 렌즈의 경우, 밝은 렌즈는 설계, 제조 정밀도, 특수 코팅 및 유리의 품질에 더 많은 주의가 필요하므로 가격이 훨씬 더 비싸진다.[2]

  • 크고 무거움: 밝은 렌즈는 더 많은 빛을 받아들이기 위해 렌즈 구경이 커지고, 더 많은 렌즈 알을 사용하게 되어 크고 무거워진다. 예를 들어, 캐논 85mm f/1.2 렌즈는 캐논 85mm f/1.8 렌즈보다 훨씬 크고 무겁다.[2]

  • 수차 발생 가능성: 넓은 조리개값에서는 구면 수차가 더 중요해지며 이를 보정해야 한다. 따라서 밝은 렌즈는 최대 개방 조리개에서 구면 수차 등 광학적 수차가 발생할 수 있다.[2]

3. 밝은 렌즈의 종류

최대 렌즈 밝기를 얻으려면 공학적인 트레이드오프가 필요하며, 따라서 "단렌즈"(고정 초점 거리)가 일반적으로 줌 렌즈보다 밝다.[2]

텔레컨버터(스피드 부스터라고도 함)를 사용하여 렌즈의 밝기를 높일 수 있으며, 이에 따라 초점 거리가 감소한다. 예를 들어, 메타본즈 0.58x BMPCC 스피드 부스터를 f/1.2 렌즈와 결합하여 f/0.74를 얻을 수 있다.[3]

칼 짜이즈 50mm f/0.70는 NASA를 위해 한정된 수만 생산된 렌즈이다. 스탠리 큐브릭 감독의 《배리 린든》 영화에 사용되었다.

3. 1. 표준 렌즈



35mm 필름 카메라와 풀 프레임 DSLR 카메라에서 가장 밝은 렌즈는 일반적으로 50mm 근처의 "표준 렌즈" 범위에 있다. 이 범위에는 상대적으로 저렴하고 품질이 좋은 밝은 렌즈가 여러 개 있다. 예를 들어, 캐논 EF 50mm f/1.8 II 또는 니콘 AF Nikkor 50 mm f/1.8D는 매우 저렴하지만 매우 밝고 광학적으로도 좋은 평가를 받고 있다. Nikkor-S(C) 또는 Nikkor AI-S 50mm 1.4, 또는 캐논의 FD 및 M39에 해당하는 오래된 밝은 수동 초점 렌즈는 과거에 대량으로 생산되었으며, 중고 렌즈 시장에서 상대적으로 저렴하게 판매된다.

"표준" 초점 거리 밖에서는 렌즈 밝기가 렌즈의 가격 및/또는 품질과도 관련이 있는 경향이 있다. 이는 최대 조리개값이 큰 렌즈는 설계, 제조 정밀도, 특수 코팅 및 유리의 품질에 더 많은 주의가 필요하기 때문이다. 넓은 조리개값에서는 구면 수차가 더 중요해지며 이를 보정해야 한다. 따라서 밝은 망원 렌즈 및 광각 레트로포커스 디자인은 훨씬 더 비싼 경향이 있다.

3. 2. 초고속 렌즈

일반적으로 f/1.4보다 낮은 f-number를 가진 렌즈를 초고속 렌즈(Ultrafast lenses)라고 부른다.

2021년 기준으로 현재 생산되는 가장 빠른 카메라 렌즈는 다음과 같다.

  • 코시나 보이트란더 슈퍼 녹톤 29mm 0.8 마이크로 포서드 마운트[6][7]

코시나 보이트란더 슈퍼 녹톤 29 mm / 0.8

  • 코시나 보이트란더 녹톤 10.5mm, 17.5mm, 25mm, 42.5mm, 60mm 0.95 (마이크로 포서드 마운트용)[8]
  • Vantage One T1.0 시네 렌즈 (17.5mm ~ 120mm, Super35mm 구면 프라임)
  • SLR Magic 25mm T/0.95
  • SLR Magic 35mm T/0.95
  • Handevision Ibelux 40mm 0.85 (마이크로 포서드 및 다양한 APS 카메라 마운트용, 소니 E-마운트 및 후지필름 X-마운트 포함)
  • 후지논 43mm 0.85
  • 라이카 녹티룩스-M 50mm 0.95 ASPH (2008년 9월 15일 발표, 대량 생산된 가장 빠른 비구면 렌즈로, 소매 권장 가격은 6,290파운드 또는 약 10000USD)[9]
  • 중이 미타콘 50mm 및 35mm 0.95 (다양한 광학 버전 및 마운트, 그 중 적어도 라이카 M 레인지 파인더용 50mm는 실제 1.06임이 밝혀짐)[10]
  • 니콘 녹트-니코르 Z 58mm 0.95

4. 역사 속 밝은 렌즈

1960년대 중반, 주요 카메라 제조사들 사이에서 밝은 렌즈 개발 경쟁이 있었다.[4] 칼 자이스는 1966년 포토키나에서 Super-Q-Gigantar 40mm f/0.33 프로토타입 렌즈를 선보였으나,[4] 이 렌즈는 실제 사진 촬영에 사용될 수 없었다.[4][5] 이 렌즈는 공장 주변에서 발견된 다양한 부품으로 만들어졌으며, 암실 콘덴서 확대기에서 렌즈를 가져온 것이었다.[4]

칼 짜이즈 50mm f/0.70 렌즈는 NASA를 위해 10개만 한정 생산되었으며, 스탠리 큐브릭 감독의 영화 《배리 린든》에서 촛불 장면 촬영에 사용되었다.

5. 기술적 한계

이론적으로 가장 작은 f-넘버는 0 (또는 수치 구경 1)이지만, 이는 무한대의 입구 동공 직경을 가진 렌즈에 해당한다. 실제로 카메라 시스템의 기계적 제약 (셔터 간격, 마운트 직경) 때문에 이를 달성하기 어렵다. 렌즈 크기 및 이미지 평면 거리에 대한 상당한 제약 없이 설계할 수 있는 시스템 (예: 현미경 및 포토리소그래피 시스템)에서도 수치 구경 0.95 (f/0.164)를 초과하는 비용은 일반적으로 과도하다.[4]

SLR 카메라 시스템에서 일반적인 마운트 직경은 44–54 mm 범위이며, 플랜지 거리는 약 45 mm이다. 이는 이미지 가장자리로 갈수록 강한 비네팅이 발생하는 것을 감안하면 최대 가능한 f-넘버를 f/1.0에서 f/1.2로 제한한다. 레인지 파인더 및 미러리스 카메라의 플랜지 거리는 훨씬 더 작으며 (20 mm 미만), 이론적으로 f/0.7 또는 그보다 더 빠른 설계를 가능하게 한다. 35mm ("풀프레임") 카메라, 디지털 또는 필름용으로 설계된 이러한 렌즈를 실제로 볼 가능성은 낮을 것이다. 왜냐하면 이러한 렌즈의 비용과 무게가 환산 이미징 솔루션에 비해 경쟁력이 없을 가능성이 높기 때문이다. 이는 더 큰 센서를 사용한다.

6. 텔레컨버터

텔레컨버터(스피드 부스터라고도 함)를 사용하면 렌즈의 밝기를 높이고, 초점 거리를 줄일 수 있다. 예를 들어, 메타본즈 0.58x BMPCC 스피드 부스터를 f/1.2 렌즈와 결합하면 f/0.74의 밝기를 얻을 수 있다.[3]

참조

[1] 서적 Advanced Digital Photography Media Publishing 2004
[2] 서적 Complete Digital Photography Charles River Media 2004
[3] 웹사이트 F0.74 - new Metabones Speed Boosters break boundaries - EOSHD http://www.eoshd.com[...] 2013-12-02
[4] 웹사이트 L'OBIETTIVO PIU' LUMINOSO DEL MONDO http://www.nadir.it/[...] Nadir Magazine 2000-01
[5] 웹사이트 Carl Zeiss Super-Q-Gigantar 40mm f/0.33: The Fastest Lens Ever Made? http://petapixel.com[...] 2013-08-06
[6] 웹사이트 Cosina Voigtänder - Nokton 25mm F0.95 https://web.archive.[...] Cosina Voigtländer 2010-08-26
[7] 웹사이트 29 mm / 1:0,8 Super Nokton asphärisch | Voigtländer https://www.voigtlae[...]
[8] 웹사이트 MFT- Mount | Voigtländer https://www.voigtlae[...]
[9] 웹사이트 Leica offers World's fastest Aspherical lens http://www.dpreview.[...] Leica Camera 2008-09-15
[10] 웹사이트 OpticalBench https://photonstopho[...] 2022-05-08
[11] 웹사이트 USAF Lens Datasheets - Type 1 Aerial Reconnaissance https://archive.org/[...] 2013-10-04
[12] 웹사이트 Signal Corps Engineering Laboratories 33mm f/0.6 Lens - Nov 19, 2011 | Fuller's LLC in PA https://www.liveauct[...]
[13] 웹사이트 Fujinon-IDEAX 125mm f0.67 (f0.85?) http://forum.mflense[...]
[14] 간행물 Two Special Lenses for "Barry Lyndon" American Cinematographer
[15] 서적 Fotograficheskaya optika 1978
[16] 웹사이트 TV-Nikkor 35mm F0.9 Big First Super Light https://archive.toda[...] 2016-05-14
[17] 서적 The Complete Catalogue Of Movie Cameras atoll medien 2003
[18] 간행물 The Use of Baker-Nunn Cameras for Tracking of Artificial Earth Satellites https://www.asprs.or[...] American Society for Photogrammetry and Remote Sensing 1961
[19] 학술지 Science, Kern-Paillard advertisement https://www.science.[...]
[20] 웹사이트 Carl Meyer Videostigmat f1.0 1.5" (38mm) http://forum.mflense[...]
[21] 웹사이트 Rodenstock XR-heligon 68mm F1.0 M42 mount https://vintagelens.[...]


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