조리개

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1. 개요

조리개는 대부분의 광학 설계에서 중요한 요소로, 빛의 양을 조절하고, 피사계 심도, 수차, 비네팅, 텔레센트릭성을 결정하는 역할을 한다. 사진에서는 셔터 속도, ISO 감도와 함께 노출을 결정하는 요소이며, 조리개 값(F값)을 통해 렌즈를 통과하는 빛의 양과 피사계 심도를 조절한다. 조리개는 광학적 결함을 줄여 이미지 선명도를 향상시키지만, 회절 현상으로 인해 선명도가 저하될 수도 있다. 또한, 자동 조리개 제어 기능과 전자식 조리개 기술이 발전하여 촬영 편의성을 높였다. 생물학에서는 눈의 홍채가 조리개 역할을 하며, 스캐닝 및 샘플링 분야에서도 사용된다.

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조리개
기본 정보
정의	빛이 통과하는 구멍 또는 개방
영어	aperture
일본어	開口 (かいこう)
광학계
역할	빛을 모으고 초점을 맞추는 장치에서 빛이 통과하는 구멍
크기	광학계의 성능과 밝기에 영향
종류	고정 조리개 가변 조리개
측정 단위	f-수(f/#)
f-수	초점 거리를 유효 조리개 직경으로 나눈 값 f/2는 f/4보다 2배 더 큰 조리개를 가짐
사진술
노출	조리개 크기는 이미지의 밝기에 영향 조리개 수치는 노출 수준을 결정하는 요소
심도	조리개 크기는 피사계 심도에 영향 조리개가 클수록 피사계 심도는 얕아짐
조리개 우선 모드	카메라에서 조리개 값을 수동으로 조절하는 모드 노출은 카메라가 자동으로 조절
조리개 조절 장치	렌즈의 조리개를 조절하는 장치 (다이어프램)
망원경
역할	망원경에서 빛을 모으는 부분 천체 관측에 사용
크기	구경이라고 부름, 클수록 빛을 더 많이 모음
성능	망원경의 구경이 클수록 더 희미한 천체를 볼 수 있음
기타
전파 안테나	전파를 수신하는 부분, 전파 수신 감도에 영향
방사선 측정	방사선 검출기에서 방사선을 수집하는 부분

2. 조리개의 역할 및 중요성

조리개는 사진기, 망원경, 광학 현미경 등 다양한 광학 기기에서 중요한 역할을 한다. 조리개는 렌즈를 통과하는 빛의 양을 조절하고, 이미지의 선명도와 피사계 심도에 영향을 미친다.^[5]

광량 조절: 조리개는 렌즈를 통과하는 빛의 양을 조절하여 필름이나 이미지 센서에 도달하는 빛의 양을 제어한다. 이는 적절한 노출을 얻는 데 필수적이다.
피사계 심도 조절: 조리개는 이미지에서 초점이 맞는 영역의 범위를 조절한다. 조리개를 넓게 열면 피사계 심도가 얕아지고, 좁게 조이면 피사계 심도가 깊어진다.
이미지 선명도(분해능) 조절: 조리개는 이미지의 선명도, 즉 분해능에도 영향을 미친다. 조리개를 적절히 조이면 수차가 감소하여 선명도가 향상되지만, 너무 많이 조이면 회절 현상으로 인해 선명도가 저하될 수 있다.
비네팅: 조리개는 이미지의 가장자리가 어두워지는 비네팅 현상에 영향을 줄 수 있다.

조리개는 EE기구와 결합하여 자동 노출을 구현하기도 한다. 렌즈 1개를 조절하는 방식이 가장 간단하며, 노출계에서 들어오는 광전류를 이용하여 조리개 판을 회전시켜 EE기구를 구성한다.

촬영 중 조리개를 조절하거나 편광 필터를 사용하면 페이드아웃, 페이드인 효과를 얻을 수 있다. 이러한 효과는 필름 카메라에서 이중 촬영 기구를 사용할 때 주로 활용된다.

천문학에서 조리개는 망원경의 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 조리개의 크기가 클수록 더 많은 빛을 모을 수 있어 어두운 천체를 관측하는 데 유리하다. 하지만 제조 비용, 무게, 수차 등의 문제로 인해 조리개 크기는 제한된다.^[5]

1896년, 알빈 클라크가 지름 102cm(40인치)의 예르크스 천문대 대굴절망원경 대물렌즈를 연마하는 모습.

광학 현미경에서 조리개는 콘덴서, 필드 아이리스, 목적 렌즈 등 다양한 부품을 지칭하는 용어로 사용될 수 있다.

2. 1. 광량 조절

조리개는 대부분의 광학 설계에서 중요한 요소이다. 조리개는 렌즈를 통과하는 빛의 양을 조절하여 필름이나 이미지 센서에 도달하는 빛의 양을 제어한다.^[5] 이는 적절한 노출을 얻는 데 필수적이며, 과다 노출 또는 노출 부족을 방지한다. 조리개 값이 낮을수록(조리개가 넓을수록) 더 많은 빛이 통과하고, 조리개 값이 높을수록(조리개가 좁을수록) 더 적은 빛이 통과한다.

“전 스톱” 단위(조리개 면적이 전 스톱 증가당 2배 감소)로 조리개 크기(증가하는 F값)가 감소하는 모식도

조리개는 조리개 조절장치 역할을 하며 조리개(조리개 조절장치의 개구부)를 제어한다. 조리개는 홍채와 매우 유사하게 기능한다. 눈의 렌즈 개구부의 유효 직경(눈에서는 동공이라고 함)을 제어한다. 조리개 크기를 줄이면(F값을 높이면) 센서에 도달하는 빛이 줄어든다.^[6]

렌즈 조리개는 일반적으로 F값으로 지정되는데, 이는 초점 거리와 유효 조리개 직경(즉, 입사 동공의 직경)의 비율이다. 렌즈는 일반적으로 F값을 설정할 수 있는 일련의 표시된 "F 스톱"을 가지고 있다. F값이 낮을수록 조리개가 커져 필름이나 이미지 센서에 도달하는 빛이 많아진다. 사진 용어에서 "한 스톱"은 F값의 (약 1.41) 변화를 의미하며, 이는 조리개 직경의 변화에 해당하고, 다시 조리개 면적의 2배 변화(2배 변화)에 해당하는 광량 변화를 의미한다.

조리개 우선 모드는 카메라에서 사용되는 반자동 촬영 모드이다. 사진가가 조리개 설정을 선택하고 카메라가 셔터 속도와 때로는 ISO 감도를 결정하여 정확한 노출을 얻을 수 있도록 한다. 이것은 조리개 우선 자동 노출, A 모드, AV 모드(조리개 값 모드) 또는 반자동 모드라고도 한다.^[6]

사진에서 일반적으로 사용되는 조리개 범위는 약 – 또는 – ^[7]이며, 6스톱을 포함하며, 각각 2스톱씩 와이드, 미들, 내로우로 나눌 수 있다. 대략(반올림하여) – , – , – 또는 (느린 렌즈의 경우) – , – , – 이다. 이러한 구분은 명확하지 않으며 특정 렌즈의 범위는 다릅니다.

광학계가 포착하는 빛의 양은 계의 조리개의 상공간 측 상인 입사동공의 면적에 비례하며, 다음과 같다.

:

\mathrm{Area} = \pi \left({D \over 2}\right)^2 = \pi \left({f \over 2N}\right)^2

여기서 두 가지 동등한 형태는 F넘버 ''N = f'' / ''D''를 통해 관련되어 있으며, ''f''는 초점거리, ''D''는 입사동공 지름이다.

초점거리가 같은 두 렌즈를 비교할 때는 초점거리 값이 필요하지 않다. 대신 1의 값을 사용할 수 있으며, 다른 요소들도 생략하여 면적을 F넘버 ''N''의 역제곱에 비례하도록 할 수 있다.

서로 다른 포맷 크기와 초점거리를 가진 두 대의 카메라가 같은 화각과 같은 조리개 면적을 가지는 경우, 두 카메라는 장면으로부터 같은 양의 빛을 모은다. 이 경우, 상대적인 초점면 조도는 F넘버 ''N''에만 의존하므로, 더 큰 포맷, 더 긴 초점거리, 더 높은 F넘버를 가진 카메라에서 더 낮다. 이는 두 렌즈 모두 동일한 투과율을 갖는다고 가정한다.

조리개는 사진기, 망원경, 광학 현미경 등의 광학 기기에서 광량 조절을 위해 설치된다. 필름 등에 상이 맺히는 경우, 필름에 도달하는 조명량이 너무 많으면 포화되어 새까맣게 되어 촬영할 수 없게 되는 경우가 있다. CCD 이미지 센서를 사용하는 디지털카메라 등에서도 전하결합소자가 포화되어 촬영할 수 없게 된다. 하지만 조리개를 작게 하여 조명량을 줄이면, 반대로 감지 가능한 임계값을 밑돌아 촬영할 수 없게 된다.

2. 2. 피사계 심도 조절

조리개는 이미지에서 초점이 맞는 영역의 범위인 피사계 심도를 조절한다. 조리개를 넓게 열면 (낮은 F넘버) 피사계 심도가 얕아져 배경이 흐릿하게 표현되고, 조리개를 좁게 조이면 (높은 F넘버) 피사계 심도가 깊어져 배경까지 선명하게 표현된다. 조리개를 작게 하면 초점 거리와 피사체의 거리의 오차가 잘 나타나지 않으므로 피사계 심도에 영향을 준다.^[5]

2. 3. 이미지 선명도(분해능)에 미치는 영향

조리개는 이미지의 선명도, 즉 분해능에도 영향을 미친다. 일반적으로 조리개를 적절히 조이면 수차(광학적 결함)가 감소하여 선명도가 향상되지만, 너무 많이 조이면 회절 현상으로 인해 선명도가 저하될 수 있다.^[22]

광학적으로 렌즈의 조리개를 조이면 피사계 심도(DOF) 한계에서의 초점 흐림은 감소하지만, 회절 흐림은 증가한다. 이 두 가지 상반되는 요소가 존재한다는 것은 결합된 흐림점이 최소화되는 지점이 있음을 의미한다. 그 지점에서 f-스톱은 주어진 피사계 심도에 대한 이미지 선예도에 최적이다.^[22] 더 넓은 조리개(낮은 ''f''-수)는 초점이 더 흐릿해지고, 더 좁은 조리개(높은 ''f''-수)는 회절이 더 심해진다.

성능 측면에서 렌즈는 완전히 개방되었을 때 최적으로 작동하지 않는 경우가 많으며, 따라서 일반적으로 조리개를 약간 조였을 때 선예도가 더 좋다. 이는 피사계 심도 문제를 제외하고 초점면의 선예도이다. 어떤 지점을 넘어서면 조리개를 더 조여도 선예도가 더 좋아지지 않으며, 조리개 가장자리에서 발생하는 회절이 영상 품질에 상당히 영향을 미치기 시작한다. 따라서 렌즈에 따라 f/4 – f/8 범위에서 선예도가 최적이 되는 최적의 지점이 있지만, 일부 렌즈는 완전히 개방되었을 때 최적으로 작동하도록 설계되었다.

조리개를 작게 하면 빛의 파장에 점점 가까워지므로 해상도에 영향을 준다.

2. 4. 비네팅

조리개는 상이 비네팅될지 여부를 결정한다. 특히 축에서 벗어난 지점의 경우, 광축에서 조리개 역할을 했던 조리개보다 더 많은 빛을 차단하여 다른 조리개가 조리개 역할을 하게 되면, 큰 조리개는 필름이나 검출기에 도달하는 빛의 강도가 그림 가장자리로 갈수록 감소할 수 있다.^[5]

3. 사진에서의 조리개

사진 촬영에서 조리개는 셔터 속도, ISO 감도와 함께 노출을 결정하는 세 가지 요소 중 하나이다.^[6] 사진 렌즈의 조리개는 렌즈에 도달하는 빛의 양을 조절하며, 셔터 속도와 함께 필름이나 이미지 센서의 노출 정도를 결정한다. 일반적으로 빠른 셔터 속도에서는 충분한 빛을 확보하기 위해 더 큰 조리개가 필요하고, 느린 셔터 속도에서는 과다 노출을 막기 위해 더 작은 조리개가 필요하다.

조리개 장치는 홍채처럼 작동하여 렌즈 개구부의 유효 직경(눈에서는 동공)을 제어한다. 조리개 크기를 줄이면(F값을 높이면) 센서에 도달하는 빛이 줄어들고, 피사계 심도가 증가한다. 피사계 심도는 실제 초점면보다 가깝거나 먼 피사체가 초점이 맞는 것처럼 보이는 정도를 나타낸다. 조리개가 작을수록(F값이 클수록) 초점면에서 멀리 떨어진 피사체도 초점이 맞는 것처럼 보인다.

조리개가 넓어지면 피사계 심도가 얕아지고, 조리개가 좁아지면 피사계 심도가 깊어진다.

조리개에는 EE기구가 곁들여 있는 것이 보통이며, 여러 방식 중에서도 렌즈 1개를 조절하는 방식이 가장 간단하고 흔히 쓰인다. 이는 노출계로부터 들어오는 광전류를 전류계로 받아 조리개 판을 회전시켜 EE기구를 구성하는 방식이다. 이 경우 셔터 속도가 일정하므로 스틸 카메라에 비해 기구가 간단하다.

촬영 중 조리개를 조절하거나 렌즈 앞 편광 필터를 회전시켜 화면 밝기를 조절하는 페이드아웃(fadeout) 또는 페이드인(fadein) 효과를 얻을 수 있다. 이러한 효과는 EE기구를 떼어내고 얻을 수 있으며, 필름을 되감아 이중 촬영이 가능한 카메라에서 사용되는 경우가 많다. 필름 화면 수는 더블 에이트 방식으로는 1초에 16화면, 슈퍼 에이트 방식으로는 1초에 18화면이 표준이다. 보통 8mm 카메라는 표준 화면 수 외에 2~3종의 화면 수를 얻을 수 있으며, 1화면 노출도 가능하다.^[35]

3. 1. 조리개 값 (F값)

조리개 값은 F값(f-number)으로 표시하며, 렌즈의 초점 거리를 유효 구경(입사 동공의 지름)으로 나눈 값이다. F값은 렌즈의 밝기를 나타내는 지표이며, F값이 낮을수록 더 밝은 렌즈(더 넓은 조리개)를 의미한다.^[6] 렌즈 조리개는 일반적으로 F값으로 지정되는데, 이는 초점 거리와 유효 조리개 직경(즉, 입사 동공의 직경)의 비율이다. 렌즈는 일반적으로 F값을 설정할 수 있는 일련의 표시된 "F 스톱"을 가지고 있다.

사진 용어에서 "한 스톱"은 F값의 (약 1.41) 변화를 의미하며, 이는 조리개 직경의 변화에 해당하고, 다시 조리개 면적의 2배 변화(2배 변화)에 해당하는 광량 변화를 의미한다.

일반적인 F값의 범위는 f/1.4, f/2, f/2.8, f/4, f/5.6, f/8, f/11, f/16, f/22 등이며, 각 단계는 빛의 양이 2배씩 차이 나는 것을 의미한다 (1 스톱).^[7] 사진에서 일반적으로 사용되는 조리개 범위는 약 f/2.8 – f/22 또는 f/2 – f/16 이며, 6스톱을 포함하며, 각각 2스톱씩 와이드, 미들, 내로우로 나눌 수 있다. 대략(반올림하여) f/2 – f/4, f/4 – f/8, f/8 – f/16 또는 (느린 렌즈의 경우) f/2.8 – f/5.6, f/5.6 – f/11, f/11 – f/22 이다.

조리개 우선 모드는 카메라에서 사용되는 반자동 촬영 모드이다. 사진가가 조리개 설정을 선택하고 카메라가 셔터 속도와 때로는 ISO 감도를 결정하여 정확한 노출을 얻을 수 있도록 한다. 이것은 조리개 우선 자동 노출, A 모드, AV 모드(조리개 값 모드) 또는 반자동 모드라고도 한다.^[6]

특정 렌즈의 사양에는 일반적으로 최대 및 최소 조리개(개구부) 크기가 포함된다. 예를 들어, f/0.95 – f/22 와 같이 표기된다. 이 경우 f/0.95는 현재 최대 조리개(실용적인 용도로 사용되는 풀프레임 포맷에서 가장 넓은 개구부^[8])이고, f/22는 최소 조리개(가장 작은 개구부)이다. 최대 조리개는 가장 관심이 많고 렌즈를 설명할 때 항상 포함된다. 이 값은 노출 시간에 영향을 미치므로 렌즈 "속도"로도 알려져 있다. 조리개 면적은 렌즈 또는 광학 시스템에 의해 허용되는 빛에 비례하고, 조리개 직경은 허용되는 빛의 제곱근에 비례하며, 따라서 필요한 노출 시간의 제곱근에 반비례한다. 따라서 f/2 조리개는 f/4의 노출 시간의 1/4를 허용한다. (조리개 면적에서 f/2는 f/4보다 4배 더 크다.)

f/2.8 또는 그 이상으로 개방되는 조리개를 가진 렌즈는 "빠른" 렌즈라고 한다. 하지만 특정 기준은 시간이 지남에 따라 변했다(예: 20세기 초에는 f/6보다 넓은 조리개 개구부가 빠른 것으로 간주되었다.^[9]).

줌 렌즈는 일반적으로 범위 전체에서 최대 상대 조리개(최소 f-넘버)가 f/2.8~f/6.3이다. 하이엔드 렌즈는 f/2.8 또는 f/4와 같은 일정한 조리개를 가지므로 상대 조리개는 줌 범위 전체에서 동일하게 유지된다. 더 일반적인 소비자용 줌 렌즈는 가변 최대 상대 조리개를 가지는데, f/3.5~f/5.6은 소비자용 줌 렌즈에서 일반적인 가변 조리개 범위의 예이다.

반대로, 최소 조리개는 초점 거리에 의존하지 않는다. 매우 작은 조리개는 조리개 가장자리의 회절로 인해 선명도가 낮아지고, 추가된 피사계 심도는 일반적으로 유용하지 않으므로 이러한 조리개를 사용하는 데 거의 이점이 없다. 따라서 DSLR 렌즈는 일반적으로 f/16, f/22 또는 f/32의 최소 조리개를 가진다.

3. 2. 조리개 우선 모드 (Av 또는 A 모드)

조리개 우선 모드는 카메라에서 사용되는 반자동 촬영 모드이다. 사진작가가 조리개 설정을 선택하고 카메라가 셔터 속도와 때로는 ISO 감도를 결정하여 정확한 노출을 얻을 수 있도록 하는 방식이다. 조리개 우선 자동 노출, A 모드, AV 모드(조리개 값 모드) 또는 반자동 모드라고도 한다.^[6]

3. 3. 렌즈의 최대/최소 조리개

렌즈의 사양에는 일반적으로 최대 조리개와 최소 조리개 크기가 표시된다. 예를 들어 - 와 같이 표현된다. 는 최대 조리개(풀프레임 포맷에서 가장 넓은 개구부^[8])를, 는 최소 조리개(가장 작은 개구부)를 나타낸다. 최대 조리개 값은 렌즈의 "속도"라고도 불리며, 렌즈를 설명할 때 항상 포함된다.^[10] 조리개 면적은 렌즈가 받아들이는 빛의 양에 비례하고, 조리개 직경은 빛의 양의 제곱근에 비례하며, 필요한 노출 시간의 제곱근에 반비례한다. 따라서 조리개는 조리개보다 4배 더 많은 빛을 받아들여 노출 시간을 1/4로 줄일 수 있다.

이하의 조리개를 가진 렌즈는 "빠른" 렌즈라고 불린다. 20세기 초에는 보다 넓은 조리개가 빠른 렌즈로 간주되기도 했다.^[9] 일반적인 35mm 필름 포맷에서 가장 빠른 렌즈는 또는 조리개를 가지며, 및 도 사용된다. 은 드물게 사용된다. "빠른" 렌즈를 비교할 때는 이미지 포맷을 고려해야 한다. 하프 프레임이나 APS-C와 같은 작은 포맷용 렌즈는 대형 포맷 사진용 렌즈보다 작은 이미지 원을 투영하므로, 광학 요소가 더 작고 저렴할 수 있다.

예외적으로 f-넘버가 1.0보다 작은 렌즈도 있다. 렌즈 속도: 빠른 렌즈에서 자세한 목록을 볼 수 있다. 예를 들어, Leica Noctilux-M 50mm ASPH와 1960년대 Canon 50mm 레인지파인더 렌즈는 의 최대 조리개를 가진다.^[10] 2010년대 초에는 코시나 포이트랜더 Nokton ( 범위의 여러 렌즈) 및 () Super Nokton 수동 초점 렌즈(마이크로 포서드 시스템)^[11], 비너스 옵틱스(Laowa) Argus ^[8]와 같은 저렴한 대안도 등장했다.

일부 영화 카메라용 전문 렌즈는 f-넘버가 로 매우 작다. 스탠리 큐브릭의 영화 ''배리 린든''은 NASA/Zeiss 50mm f/0.7^[12] 렌즈를 사용하여 촛불 아래 장면을 촬영했는데, 이는 영화 역사상 가장 빠른 렌즈이다.

줌 렌즈는 일반적으로 ~ 범위의 최대 상대 조리개를 가진다. 고급 렌즈는 또는 와 같은 일정한 조리개를 가지지만, 일반 소비자용 줌 렌즈는 가변 최대 상대 조리개를 가지는 경우가 많다. (~ 범위)

최소 조리개는 초점 거리에 의존하지 않으며, 조리개가 좁아질수록 발생하는 회절 현상 때문에 선명도가 낮아지는 문제가 있다. 따라서 DSLR 렌즈는 보통 , , 의 최소 조리개를 가지며, 대형 포맷은 까지 내려갈 수 있다. 접사 사진에서는 피사계 심도가 중요하기 때문에 더 작은 조리개가 사용되기도 한다. 예를 들어, 캐논 MP-E 65mm는 최대 의 유효 조리개를 가질 수 있으며, 렌즈베이비 크리에이티브 렌즈의 핀홀 광학 장치는 의 조리개를 갖는다.^[13]

3. 4. 최적 조리개

렌즈의 조리개를 조이면 피사계 심도(DOF) 한계에서의 초점 흐림은 감소하지만, 회절 흐림은 증가한다. 이 두 가지 상반되는 요소가 결합되어 흐림점이 최소화되는 지점이 존재한다.^[22] 이 지점에서 f-스톱은 주어진 피사계 심도에 대한 이미지 선예도에 최적이다. 더 넓은 조리개(낮은 ''f''-수)는 초점이 더 흐릿해지고, 더 좁은 조리개(높은 ''f''-수)는 회절이 더 심해진다.

성능 측면에서 렌즈는 완전히 개방되었을 때 최적으로 작동하지 않는 경우가 많다. 따라서 일반적으로 조리개를 약간 조였을 때 선예도가 더 좋다. 이는 피사계 심도 문제를 제외하고 초점면의 선예도이다. 어떤 지점을 넘어서면 조리개를 더 조여도 선예도가 더 좋아지지 않으며, 조리개 가장자리에서 발생하는 회절이 영상 품질에 상당히 영향을 미치기 시작한다. 따라서 렌즈에 따라 – 범위에서 선예도가 최적이 되는 최적의 지점이 있지만, 일부 렌즈는 완전히 개방되었을 때 최적으로 작동하도록 설계되었다.

최적 조리개는 기계적으로 결정할 수 있지만, 얼마나 선명해야 하는지는 이미지의 용도에 따라 달라진다.

4. 조리개 기구

조리개는 사진 렌즈에 도달하는 빛의 양을 조절하는 장치로, 셔터 속도와 함께 필름이나 이미지 센서의 노출 정도를 결정한다. 조리개는 사람 눈의 홍채와 유사하게 작동하며, 렌즈 개구부의 유효 직경을 조절한다.

조리개 크기를 줄이면 (F값을 높이면) 센서에 도달하는 빛이 줄어들고, 피사계 심도가 증가한다. 피사계 심도는 실제 초점면보다 가깝거나 먼 피사체가 초점이 맞는 것처럼 보이는 정도를 나타낸다.

렌즈 조리개는 일반적으로 F값으로 지정되며, 이는 초점 거리와 유효 조리개 직경의 비율이다. F값이 낮을수록 조리개가 커져 필름이나 이미지 센서에 도달하는 빛이 많아진다. 사진 용어에서 "한 스톱"은 F값의 (약 1.41) 변화를 의미하며, 이는 조리개 면적의 2배 변화에 해당한다.

조리개 우선 모드는 카메라에서 사용되는 반자동 촬영 모드로, 사진가가 조리개 설정을 선택하고 카메라가 셔터 속도와 ISO 감도를 결정하여 정확한 노출을 얻을 수 있도록 한다.^[6]

사진에서 일반적으로 사용되는 조리개 범위는 약 – 또는 – ^[7]이며, 6스톱을 포함하며, 각각 2스톱씩 와이드, 미들, 내로우로 나눌 수 있다.

캐논 50mm f/1.8 II 렌즈의 조리개 메커니즘, 조리개 날개는 다섯 개임

4. 1. 자동 조리개 제어

현대 SLR 카메라와 미러리스 카메라에는 자동 조리개 제어 기능이 탑재되어 있어, 촬영 전에는 최대 개방 조리개로 뷰파인더를 통해 피사체를 확인하고, 촬영 시점에 설정된 조리개 값으로 조여진다.^[16] 이를 통해 촬영자는 밝은 뷰파인더 이미지로 초점과 구도를 쉽게 맞출 수 있다. 1956년부터 SLR 카메라 제조업체들은 자동 조리개 제어를 별도로 개발하여, 렌즈의 최대 조리개로 뷰잉을 하고 노출 시점에 작동 조리개로 조여준 다음 나중에 다시 최대 조리개로 돌아가는 방식이었다.^[16] 초기 35mm SLR 카메라에는 자동 조리개 기능이 없는 경우가 많아, 작은 조리개를 사용하면 뷰파인더가 어두워져 촬영이 어려웠다.^[15]

개방 조리개 측광 기능을 갖춘 카메라 모델들은 렌즈와 카메라 본체 사이의 기계적 결합을 통해 노출을 위해 카메라에 작동 조리개를 표시하는 동시에 구성 및 초점을 맞추기 위해 렌즈를 최대 조리개로 유지할 수 있게 되었다.^[16]

일부 구형 렌즈나 특수 렌즈에는 "프리셋" 조리개 기능이 있어, 수동으로 조리개를 조절할 수 있다.^[16]^[17] 이 기능을 사용하면 렌즈를 작동 조리개로 설정한 다음 조리개 제어를 보지 않고도 작동 조리개와 최대 조리개 간에 빠르게 전환할 수 있다.

캐논 EF 마운트 렌즈는 전자기 조리개를 사용하여 카메라와 렌즈 간의 기계적 연결이 필요 없고, 틸트/시프트 렌즈에서 자동 조리개 제어가 가능하다.^[18]^[19] 니콘 PC-E 퍼스펙티브 제어 렌즈 역시 전자기 조리개를 사용한다.^[20]^[21]

4. 2. 전자식 조리개

1987년에 출시된 캐논 EF 마운트 렌즈는^[18] 전자기 조리개를 사용하여^[19] 카메라와 렌즈 간의 기계적 연결이 필요 없어졌다. 2008년에 출시된 니콘 PC-E 퍼스펙티브 제어 렌즈 역시^[20] 전자기 조리개를 사용하며,^[21] 이 기능은 2013년 E 타입 제품군으로 확장되었다.

5. 다양한 분야에서의 조리개

조리개는 대부분의 광학 설계에서 중요한 요소이다. 조리개 크기는 상면/상면에 도달할 수 있는 빛의 양을 제한하며, 이는 조리개 크기의 실질적인 한계 또는 검출기의 포화나 필름의 과다 노출을 방지하기 위한 의도적인 조치일 수 있다. 조리개는 다음과 같은 다른 광학계 특성에도 영향을 미친다.

피사계 심도: 조리개가 작을수록(F넘버가 클수록) 피사계 심도가 길어진다. 작은 조리개는 상면에 도달하는 광선의 각도를 작게 제한하여 물체의 점의 상의 퍼짐이 줄어들기 때문이다. 피사계 심도가 길면 관찰자로부터 다양한 거리에 있는 물체가 동시에 모두 초점을 맞출 수 있다.
수차: 조리개는 수차의 영향을 제한한다. 수차는 일반적으로 광학계 중심부보다 가장자리에서 더 강하기 때문에 조리개는 빛이 광학계 가장자리에 도달하지 못하도록 막는다.
비네팅: 조리개는 상이 비네팅될지 여부를 결정한다. 큰 조리개는 필름이나 검출기에 도달하는 빛의 강도가 그림 가장자리로 갈수록 감소할 수 있다.
텔레센트릭성: 조리개의 위치는 텔레센트릭성을 결정한다. 렌즈의 조리개가 렌즈의 앞 초점면에 위치하면 상 공간 텔레센트릭성이, 뒤 초점면에 있으면 물체 공간 텔레센트릭성이 된다.

조리개 외에도 사진 렌즈에는 시스템의 시야를 제한하는 하나 이상의 '필드 스톱'이 있을 수 있다.

5. 1. 천문학

천문학에서 망원경의 조리개(구경)는 빛을 모으는 능력을 결정하는 중요한 요소이다. 일반적으로 멀리 있는 물체의 상을 얻기 위해 최대한 많은 빛을 모으기 위해 조리개를 가능한 한 크게 하는 것이 좋다. 그러나 실제로는 제조 비용과 시간, 무게, 그리고 수차 방지 등의 고려 사항으로 인해 조리개 크기가 제한된다.^[5] 더 큰 조리개는 더 많은 빛을 모아 더 어두운 천체를 관측할 수 있게 한다.

5. 2. 현미경

광학 현미경에서 조리개라는 단어는 콘덴서(시료 영역에 빛의 각도를 변경함), 필드 아이리스(시료의 조명 영역을 변경함) 또는 대물렌즈(1차 상을 형성함)를 참조하여 사용될 수 있다.^[5]

5. 3. 레이저 응용

조리개는 레이저 에너지 제어, 근접 조리개 z-스캔 기법, 회절/패턴 및 빔 정제에 사용된다.^[5] 레이저 응용 분야에는 공간 필터, Q-스위칭, 고강도 X선 제어가 포함된다.

6. 생물학에서의 조리개 (눈)

많은 생물의 광학계에서 눈은 빛이 들어오는 동공의 크기를 조절하는 홍채로 구성되어 있다. 홍채는 조리개와 유사하며, 동공(홍채의 조절 가능한 구멍)은 조리개에 해당한다. 각막의 굴절 때문에 실제 조리개(광학 용어로는 입사동공)가 물리적 동공 직경과 약간 다르다. 입사동공은 일반적으로 직경이 약 4mm이지만, 밝은 곳에서는 2mm까지 좁아지고 어두운 곳에서는 적응의 일부로 8mm까지 커질 수 있다. 드물게 어떤 사람들은 암순응 조명 상태에서 홍채의 물리적 한계에 가까운 8mm를 넘어 동공을 확장할 수 있다. 인간의 경우 평균 홍채 직경은 약 11.5mm이며,^[23] 이는 최대 동공 크기에도 자연스럽게 영향을 미친다. 홍채 직경이 클수록 동공이 더 넓게 확장될 수 있다. 최대 확장된 동공 크기는 나이가 들면서 감소한다.

어두운 곳에서 동공이 확장되어 더 많은 빛을 받아들인다. 이 동공은 암순응을 위한 비정상적으로 확장된 것으로, 이 정도로 확장하려면 일반적으로 동공산대제의 도움이 필요하다.

홍채는 괄약근과 확대근이라는 두 개의 상호 보완적인 근육 세트를 통해 동공의 크기를 조절한다. 이 근육들은 각각 부교감신경계와 교감신경계에 의해 지배되며, 각각 동공 수축과 확장을 유발한다. 동공의 상태는 주로 빛(또는 빛의 부재)에 의해 크게 영향을 받지만, 감정, 주의 대상에 대한 흥미, 각성, 성적 각성,^[24] 신체 활동,^[25] 조절 상태,^[26] 및 인지 부하^[27]에도 영향을 받는다. 시야는 동공의 크기에 영향을 받지 않는다.

어떤 사람들은 홍채 근육을 직접적으로 수동적이고 의식적으로 조절할 수 있으며, 따라서 명령에 따라 동공을 자발적으로 수축시키고 확장시킬 수 있다.^[28] 그러나 이 능력은 드물며 잠재적 용도나 이점은 불분명하다.

7. 스캐닝 및 샘플링에서의 조리개

용어 "스캐닝 구경(scanning aperture)"과 "샘플링 구경(sampling aperture)"은 드럼 스캐너, 이미지 센서 또는 텔레비전 수광 장치와 같이 이미지가 샘플링되거나 스캔되는 구멍을 가리키는 데 자주 사용된다. 샘플링 구경은 문자 그대로의 광학적 구경, 즉 공간의 작은 구멍일 수도 있고, 신호 파형을 샘플링하기 위한 시간 영역 구경일 수도 있다.

예를 들어, 필름 그레인은 0.048mm 샘플링 구경을 통해 본 필름 밀도 변동의 측정을 통해 "입자도(graininess)"로 정량화된다.

8. 대중문화 속의 조리개

게임 "포탈" 시리즈에 등장하는 가상의 회사 "애퍼처 사이언스"는 조리개에서 이름을 따왔으며, 회사 로고에도 조리개 모양이 사용되었다.^[33]

참조

_[1] 서적 Glossographia Anglicana Nova: Or, A Dictionary, Interpreting Such Hard Words of whatever Language, as are at present used in the English Tongue, with their Etymologies, Definitions, &c. Also, The Terms of Divinity, Law, Physick, Mathematics, History, Agriculture, Logick, Metaphysicks, Grammar, Poetry, Musick, Heraldry, Architecture, Painting, War, and all other Arts and Sciences are herein explain'd, from the best Modern Authors, as, Sir Isaac Newton, Dr. Harris, Dr. Gregory, Mr. Lock, Mr. Evelyn, Mr. Dryden, Mr. Blunt, &c. London
_[2] 웹사이트 Exposure Stops in Photography - A Beginner's Guide https://photographyl[...] 2015-01-16
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_[4] 웹사이트 Techniques of aperture photometry http://www.starlink.[...] 2002-08-20
_[5] 논문 Role of the aperture in Z-scan experiments: A parametric study
_[6] 웹사이트 Aperture and shutter speed in digital cameras http://elite-cameras[...] 2006-06-20
_[7] 웹사이트 What is... Aperture? https://web.archive.[...] 2010-06-13
_[8] 웹사이트 Argus -Laowa f/0.95 Large Aperture Lenses - Ultra-fast lens https://www.venuslen[...] 2021-05-03
_[9] 웹사이트 Basics of Photography: A Beginner's Guide https://lenscross.co[...] 2021-08-31
_[10] 웹사이트 Leica's $11,000 Noctilux 50mm f/0.95 Lens Is a Nightvision Owl Eye For Your Camera https://gizmodo.com/[...] 2008-09-10
_[11] 웹사이트 Micro Four Thirds Mount Lenses https://www.cosina.c[...] 2021-09-19
_[12] 잡지 Photographing Kubrick's 'Barry Lyndon' https://theasc.com/a[...] 2018-03-16
_[13] 웹사이트 Pinhole and Zone Plate Photography for SLR Cameras https://web.archive.[...]
_[14] 특허 US patent 2,029,238 Camera Mechanism, Application June 4, 1933 https://patentimages[...]
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_[16] 서적 The geometry of image formation Focal Press
_[17] 서적 Nikon System Handbook Images Press
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_[23] 논문 White-to-white corneal diameter: normal values in healthy humans obtained with the Orbscan II topography system https://pubmed.ncbi.[...] 2005-04
_[24] 논문 Pupil size as related to interest value of visual stimuli 1960-08
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_[27] 논문 Pupil diameter and load on memory 1966-12
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_[32] 웹사이트 Camera Sensor Size in Photography https://capturetheat[...] 2020-11-20
_[33] 잡지 Aperture Science: A History https://web.archive.[...] 2010-03-24
_[34] 서적 学術用語集分光学編 http://sciterm.nii.a[...] 培風館
_[35] 웹사이트 조리개 기구 https://ko.wikisourc[...]

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