사토: 기획 초기에 필터 장착 여부를 여러가지로 논의했지만 주변부까지 고화질을 실현하려면 곡률이 깊은 대물 렌즈를 사용할 필요가 있어, 전면부에 필터를 장착할 수 없다는 건 처음부터 단정지었습니다.

렌즈 뒷면에 필터 홀더를 넣을 순 있지 않을까 검토했지만, 마운트의 형태에 따라서 필터 홀더를 넣을 여유가 없었습니다.

― ― 말씀하신 대로 줌렌즈의 광각단에선 조금이래도 백 포커스를 줄이기 위해, 니콘 F 마운트는 뒷면 렌즈가 마운트 표면보다 더 뒤쪽으로 가게 되네요. 시트 필터를 잘라서 붙여 촬영하는 것도 안될까요? 

사토: 시트 필터가 떨어져 미러나 셔터를 손상시킬 수 있으네 제조 업체란 입장에선 권장하지 않습니다. 다만 앞으로 고객의 의견을 받아 개선해 나가고 싶습니다. 

― ― 렌즈 뒷면에 시트 필터를 붙이는 건 어디까지나 자신의 책임이군요. 개방 조리개를 F4로 하고 더 작게 만드는 방법도 있지 않을까 싶은데 그건 처음부터 생각하지 않으셨나요? 

사토: 아니요. 일본 시장에서는 개방 조리개를 F4로 만들고 더 작고 가벼운 고성능 초광각 줌렌즈를 출시해 달라는 요구가 있었습니다.

다만 SP 24-70mm F/2.8 Di VC USD와 SP 70-200mm F/2.8 Di VC USD라는 개방 조리개 F2.8의 대구경 줌렌즈를 출시했으니, 대구경 줌렌즈 삼총사를 완성하기 위해서 초광각 줌렌즈도 최대 개방 F2.8로 맞추고 싶다는 점은 있었네요.

또 해외 시장에선 최대 개방 F2.8의 밝기를 원하는 분들이 많았습니다. 

― ― 듣고보니 퍼스트 파티와 같은 16-35mm F4라는 스펙이라면 아무리 성능이 좋아도 퍼스트 파티가 끌릴 수밖에 없으니, 퍼스트 파티 렌즈에서 볼 수 없는 두드러진 스펙과 높은 화질을 갖추는 것이 렌즈 제조사의 포인트겠군요. 

사토: 그렇습니다. 렌즈 전문 업체만의 특징을 지닌 렌즈를 내놓지 않으면 안된다는 생각이 강합니다. 그래서 광각단은 15mm, 개방 조리개는 F2.8, 여기에 손떨림 보정 기능까지 탑재, 또 주변부까지 높은 화질을 내야 한다는 데 철저하게 매달렸습니다. 

빛을 완만하게 굴절해 주변부까지 고화질을 실현

― ― 높은 화질 성능 말인데요. 이처럼 초광각임에도 불구하고 주변부까지 매우 높은 화질을 실현한 기술적인 특징은 무엇입니까?

안도: SP AF 10-24mm F3.5-4.5 Di II에 들어간 47mm 구경의 글래스 몰드 비구면 렌즈가 그동안 가장 컸었습니다.

― ― 큰 차이가 나네요. 이 정도 크기의 글래스 몰드 비구면 렌즈를 양산할 수 없었다면 이 렌즈도 존재할 수 없었던 거군요. 이렇게 큰 크기의 글래스 몰드 비구면 렌즈는 어떻게 만들 수 있었나요?

안도: 저희 연구 부서는 더욱 큰 크기의 글래스 몰드 비구면 렌즈를 생산하는 기술을 개발하고 있었습니다. 이 기술이 확립되면서 글래스 몰드 비구면 렌즈의 제조에서 가장 중요한 각 공정의 온도 관리와, 온도의 균일성을 향상시킨 새로운 성형 기술을 개발해 더 큰 글래스 몰드 비구면 렌즈를 제조할 수 있게 되었습니다.

― ― 커다란 글래스 몰드 비구면 렌즈의 제조에서 어려웠던 점은 무엇입니까?

안도: 글래스 몰드 비구면 렌즈의 제조는 프리 폼이라 불리는 완성품에 가까운 형태의 유리 재료를 고온으로 압착해 성형 후 냉각합니다. 렌즈 크기가 커지니 렌즈 두께의 차이도 크고, 냉각 속도에도 차이가 생기고 왜곡이 발생하기 쉬워지기에 적절한 압력과 온도 관리가 매우 중요합니다. 또 냉각 시 오목 렌즈가 줄어들기에 틀에서 꺼내는 데 어려운 점도 있습니다. 그래서 최적의 값을 얻을 때까지 시행 착오를 반복했습니다.

― ― 글래스 몰드 비구면 렌즈를 제조할 때 설계한 대로 렌즈 모양을 갖추는 완성율은 어느 정도인가요?

안도: 제조 과정에서 렌즈에 흠이 가는 경우는 나오지만 렌즈 모양은 거의 100%입니다. 설계대로 확실하게 렌즈 형상, 정밀도, 완성품에 가까운 최적의 값을 얻은 뒤 렌즈의 양산에 들어갑니다. 

― ― 그 최적 값을 얻기까지가 힘들군요. 광학계를 지탱하는 매커니즘 설계에선 어떻게 했는지 알려주세요.

토타니: 이 렌즈의 매커니즘 설계에서 가장 고생했던 것은 손떨림 보정 기구(VC 유닛)를 탑재하고 렌즈의 크기를 가급적 억제하는 것이었습니다.

손떨림 보정 장치 시스템. VC 렌즈 주위에 구동 코일, 섀시 쪽에 자석을 배치해서 자력으로 보정 광학계를 구동. 자석을 겹쳐 구동 선능을 향상시켰습니다.

초광각 줌 렌즈는 망원 렌즈에 비해 초점 거리가 짧아 상대적으로 크기가 작은데, 이것 때문에 광학계를 구성하는 렌즈가 응축돼 있습니다. 게다가 최대 광각에서 렌즈 전군과 후군은 큰 거리를 두게 되지만 망원으로 줌 조작을 할수록 전군과 후군이 가까워저 렌즈와 렌즈 사이의 간격이 더욱 조밀해집니다.

그래서 VC유닛을 이상적인 위치에 배치할 수 있는가, VC유닛을 포함하여 줌 기구가 성립되는 것인지, 개발 당초는 고민했다. 그동안 개방 F2.8의 초광각 줌은 손 떨림 보정 기구를 탑재하지 못 해서 AF의 액추에이터만 탑재할 수 있으면 나중은 어떻게 되는데 이번에는 VC유닛도 적절한 위치에 배치할 필요가 있고 그것을 어떻게 성립시키느냐가 이 렌즈의 기구 설계에서의 가장 개발 테마였습니다.

링타입 초음파 모터. 조용하고 빠른 렌즈 구동을 가능하게 하는 초음파 모터를 사용했습니다. 링타입 초음파 모터의 지름은 한정돼 있어 여기에 맞춰 VC 유닛을 넣는 게 해결 과제였다고 하네요.

이 렌즈는 4군 줌으로 모든 렌즈 군이 줌 조작에 따라 움직이는데, 가장 뒤인 4군에 VC 유닛을 탑재합니다. 크기가 큰 VC 유닛을 줌으로 움직여야 하니 그 공간을 확보할 필요가 있습니다.

― ― 그것이 마운트 부분의 지름이 일반적인 초광각 줌 렌즈보다 굵어진 이유로군요.

토야: 또 이 렌즈의 AF 액추에이터는 링타입 초음파 모터(USD)를 채용하고 있습니다. 이 초음파 모터는 렌즈에 따라 적당한 크기로 만들 수 있는게 아니니 초음파 모터의 한정된 안쪽 공간에 VC 유닛을 넣어야 합니다. 그래서 초음파 모터의 안쪽에 들어가는 VC 유닛을 개발했습니다.

후루카와: VC 유닛의 자석 두개가 코일을 사이에 끼는 형태로 만들어, 작지만 충분한 추력을 얻을 수 있도록 만들었습니다.

― ― (내부 구조를 보며) 여러 경통에 여러 층을 이뤄 광학계를 지탱하고 있네요. VC 유닛도 초음파 모터의 안쪽에 들어간 것이나 마찬가지군요. 이 경통은 엔지니어링 플라스틱으로 만들었나요?

고밀도 내부 구조. 렌즈 광학계를 지탱하는 경통을 여러 층을 지닌 구조로 만들어, 가능한 많은 쪽에서 지탱하도록 만들어 흔들림을 억제하고 부드러우면서도 매끄럽게 작동하도록 만들었고 정밀도도 높였습니다.

토야: 금속입니다. 무거운 전면 렌즈가 기울어지면 광학 성능을 유지할 수가 없어, 금속을 사용해 강도를 높일 필요가 있었습니다.

― ― 무거운 광학 계통에도 불구하고 줌의 움직임이 매끄럽고 경통의 흔들림도 적네요. 어떻게 이 상반된 특징을 구현할 수 있었습니까?

토타니: 기본적으로는 고배율 줌과 같은 재료를 썼습니다. 줌과 포커스의 구동을 지탱하는 부분은 기본적으로 알루미늄  재질이지만, 전부 그렇게 하면 조작의 감촉이 떨어질 뿐만 아니라 광학 성능에도 영향을 줄 수 있습니다.

그래서 부드러운 움직임을 실현해야 하는데 그러려면 매우 높은 부품의 정확도가 필요합니다. 허나 부품의 정밀도를 높여도 줌 조작을 부드럽게 하기란 어렵습니다. 그래서 이 렌즈는 6개의 경통을 포개 6개의 경통에서 흔들림을 막도록 해 부드러운 슬라이딩 조작이 가능하도록 만들었습니다. 

흔들림이 적은 금속제 경통. 알루미늄으로 만들었습니다. 크고 무거운 대물 렌즈를 정밀하게 지탱하는 경통을 다수 겹쳤습니다. 또 앞부분 렌즈에 먼지가 잘 들어가지 않는 구조이기도 합니다.

― ― 특정 부분에 부하가 집중되는 것이 아니라 무거운 광학계를 여러 경통이 나눠 지탱하는 거군요.

토야: 경통의 흔들림 수준이나 부품의 틈새를 엄격하게 관리해 겨우 만들 수 있었습니다.

― ― 후드도 이중 구조로 되어 있는데 이것도 무거운 전면 렌즈를 지탱하기 위한 것인가요?

토타니: 그것도 있지만 가장 큰 이유는 렌즈를 떨어트렸을 때 렌즈보다 먼저 후드에 충격이 가도록 해서 렌즈를 보호하는 것이 목적입니다.

― ―후드에 탄성이 있어 충격을 분산하는군요.

토야: 후드가 깨지면 수리할 수 있지만 렌즈가 손상되면 수리 비용이 높으니까요.

― ― 이 렌즈에서 가장 비싼 부분은 역시 전면 대물 렌즈인가요?

토야: 크기로 치면 전면 대물 렌즈가 크지만, 대구경 양면 비구면 렌즈라는 특징이 있다보니 두번째에 위치한 XGM 렌즈가 가장 비싸네요.

― ― 이만큼 화각이 넓고 전면 렌즈가 돌출돼 있다면 아무래도 빛이 직접 렌즈에 많이 들어오겠지만, 실제로 촬영해 보니 플레어와 고스트는 적어 그리 신경이 쓰이지 않았습니다. 코팅에 대해선 나중에 여쭙겠지만 이것 외에 고스트나 플레어를 대비한 것은 있습니까? 

안도: 메커니즘 설계에 대한 정보를 광학 계통 설계 담당에게서 피드백을 받아, 어떤 부품이 고스트의 원인이 되는지를 시뮬레이션하고, 필요에 따라 여러 부분의 각도를 최적화했습니다. 

― ― 또 하나 마음에 걸리는 것이 렌즈 내부의 먼지입니다. 아무리 코팅과 내부 반사를 잡아도 렌즈에 먼지가 붙어 있으면 역광이나 야경 촬영 시 고스트의 원인이 됩니다. 표면의 먼지는 쉽게 제거할 수 있으나 렌즈 내부에 들어간 먼지는 어쩔 수 없습니다.

이 렌즈는 후드 일체형의 경통 내부에서 모든 렌즈군이 움직이기에, 줌 조작을 할 때마다 먼지가 렌즈 안으로 들어가지 않을까 걱정됩니다. 

토야: 경통에 공기만 투과시키는 재질의 필터를 앞 뒤에 붙여 먼지의 칩임을 막습니다. 또 1군부터 5군까지는 밀폐 구조라서 그 사이에 먼지가 들어갈 일은 거의 없습니다. 

초광각 줌에 최적화한 손떨림 보정 튜닝

― ― 코팅에선 무엇이 달라졌나요?