니콘이 교환 렌즈의 모든 수차를 측정할 수 있다는 계측 장치 OPTIA(Optical Performance and Total Image Analyzer)와 이미지 시뮬레이터의 연계 운용을 시작했습니다. 이로써 렌즈의 느낌과 수차의 대응 관계를 밝힐 수 있게 됐다고 하는데, 그럼 실제로는 어떠한 계측을 해서어떻게 렌즈 개발에 활용할 수 있었던 것일까요? 이번에는 니콘의 렌즈 설계 부문 책임자, 렌즈 설계자와 OPTIA의 개발 지원 담당자에게 이야기를 들었습니다.

 

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왼쪽부터 니콘 영상 컴퍼니 개발 본부 제 2설계부 제 2설계과의 타나카 카즈마사 씨(OPTIA의 개발 지원을 담당), 제 2설계부 제너럴 매니저의 이나도메 키요타카 씨(렌즈 개발 전반의 정리를 담당), 제 2설계부 제 2설계과 사토 하루오 씨(AF-S NIKKOR 58mm F1.4 G의 설계를 담당).

 

 

파면(波面) 수차를 계측해 모든 수차를 도출

 

질문: 먼저 OPTIA가 어떤 것인지 설명해 주세요.

 

이나도메: 간단히 말씀 드리자면, OPTIA는 렌즈의 수차를 비롯한 모든 성능 측정할 수 있는 차세대형 계측 장치입니다. 렌즈의 성능을 평가하는 척도는 여러가지가 있습니다만, 지금까지는 성능 평가를 할 때 MTF는 MTF만 측정하고, 구면 수차면 구면 수차만 측정하는 식으로 서로 다른 전용 계측 장치로 계측하는 것이 일반적이었습니다. 그러나 OPTIA는 렌즈의 파면 수차라고 불리는 수차를 측정해 그 결과를 분석해서 모든 수차의 측정을 한꺼번에 할 수 있게 됐습니다. 즉, 파면 수차의 정보에는 렌즈의 특성을 나타내는 정보가 모두 담겨 있어 이를 측정하면 렌즈의 성능을 다 파악할 수 있습니다.

 

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OPTIA

 

 

질문: 카메라용 교환 렌즈의 모든 수차를 측정할 수 있따고 하시는데, 구체적으로는 어떤 수차를 측정하나요?

 

이나도베: 흔히들 자이델의 5수차로 불리는 구면 수차, 코마 수차, 비점 수차, 시야 곡률 시야 만곡, 왜곡 수차를 비롯한 축 형태와 배율 색수차 등은 물론 스팟 다이어그램(점상 강도 분포)에서 MTF까지 계산을 통해 이끌어 낼 수 있습니다.

 

질문: 파면 수차란 어떤 수차입니까?

 

다나카: 빛을 파도로 본다면, 별처럼 무한대에서 간주되는 피사체에서 나오는 빛은 평면파로 렌즈에 입사하지만, 렌즈를 나온 빛은 최종적으로 한점에 모이기 때문에 구면파가 될 것입니다. 또 유한 거리의 한점에서 나온 빛은 구면파로서 렌즈에 입사해 다시 한점에 결상하므로, 렌즈로부터 나오는 빛은 역시 구면파가 됩니다.

 

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렌즈를 통과한 빛의 파면이 본래 있어야 할 구면에서 어긋나면 파면 수차가 됩니다. 별은 무한대, 꽃은 유한 거리의 경우를 나타냅니다.

 

이상적인 렌즈의 경우 렌즈에서 나온 파면의 형상은 깨끗한 구면파인데요, 실제의 렌즈를 통과한 빛의 파면은 여러가지 수차 제조 오차 등으로 혼란이 생기고 예쁜 구면파가 안 나옵니다. 이처럼 이상적인 렌즈에서 구면파의 파면의 차이를 파면 수차라 부릅니다. OPTIA는 이 파면의 차이를 측정하고 있는데 이 정보에는 렌즈의 수차를 시작으로 다양한 정보가 포함되어 있으며, 이를 해석해서 앞서 설명한 모든 수차를 비롯한 렌즈의 각종 특성을 만들 수 있는 것입니다.

 

질문: 렌즈 설계 단계에서 어느 정도 수차는 시뮬레이션할 수 있다고 보는데, 실제 렌즈의 수차를 측정하는 이유는 무엇인가요?

 

다나카: 렌즈를 만들 때 측정하면 설계 값과 차이를 확실히 볼 수 있고, 오류가 생겨도 전에는 수차를 하나하나 체크하지 않으면 몰랐지만, 지금은 OPTIA에서 계측하면 한번에 모든 수차의 측정 결과가 있으니 더 빠른 대처를 할 수 있습니다.

 

질문: 실졔 계측을 할 때는 차트를 쓰나요?

 

다나카: 아니오. 차트가 아니라 점광원을 사용합니다.

 

질문: OPTIA는 반도체 제품 노광용으로 개발한 계측 방법을 카메라용 렌즈에 응용한 것으로 아는데, 어느 부분이 다르나요?

 

다나카: 반도체 노광 장치는 일반적으로 단일 파장의 빛만 사용하며, 파면 수차의 측정도 1파장만 정확하게 진행합니다. 그러나 사진 촬영용 렌즈는 가시 영역의 모든 파장이 대상이 되기 때문에 훨씬 넓은 파장 영역의 측정을 실시할 필요가 있습니다.

 

질문: 렌즈 설계의 기준이 되는 파장은 흔히 C선(빨강, 656nm), d 선(노랑, 588nm), F선(파랑, 486nm), g 선(파랑, 436nm)의 4가지 파장을 기준으로 하고 있다고 하는데, 이 4가지 파장으로 측정합니까?

 

다나카: 자세한 내용은 대답할 수 없지만, 더 꼼꼼하게 측정합니다.

 

질문: OPTIA로 예전에 좋은 평가를 받았던 렌즈의 수차를 분석했다고 하시는데, 구체적인 예를 들어주실수 있나요?

 

사토: 명기라 불리는 렌즈는 저희 것 뿐만이 아니라 다른 회사 제품까지도 측정하고 있습니다. 니콘 렌즈를 예로 들면 Ai AF Nikkor 85mm F1.4 D IF(1995년 출시)와 AF-S NIKKOR 85mm F1.4 G(2010년 출시)를 OPTIA로 비교 평가해 보았습니다.

 

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Ai AF Nikkor 85mm F1.4 D IF

 

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AF-S NIKKOR 85mm F1.4 G

 

질문: 재미있군요. 두 렌즈의 수차가 어떻게 달랐나요?

 

사토: 샤프니스 등은 최신 설계를 쓴 G 렌즈 쪽이 좋지만 1세대 전인 D 렌즈가 나쁜 것은 아니었습니다. 오히려 3차원적인 특성 등은 D 렌즈 쪽이 뛰어나다고 생각되는 부분도 있었습니다. G 렌즈에 남은 수차는 전반적으로 줄어들었지만, D 렌즈는 수차를 잘 남김으로써 균형 잡힌 묘사를 실현하고 있었습니다. 이런 것들은 OPTIA에서 얻은 데이터를 해석해서 이해할 수 있습니다.

 

렌즈의 수차 측정은 옛날에는 아스카니아 광학 벤치라는 대형 광학 기기를 이용했습니다. 이 광학 기기는 숙련된 오퍼레이터에 의해 처음으로 구면 수차와 코마 수차, 비점 수차 등의 계측이 가능했습니다. 그러나 지금은 OPTIA에서 파면 수차를 측정하는 것만으로도 모든 수차를 금방 계산할 수 있게 되어 매우 효율이 좋아졌습니다.

 

질문: Ai AF Nikkor 85mm F1.4 D IF의 수차를 남긴 방법이 좋았다고 하시는데, 구체적으로는 어떤 수차였나요?

 

사토: 예를 들면 구면 수차는 마이너스 방향으로 부풀려 놓고 있습니다. 코마 수차도 약간 남아 있는데, MTF가 점 모양으로 증가한 형상으로 보거나, 점 모양의 형상 기준으로 따져봐도 깔끔하게 수차가 남아 있습니다. 특히 3차원적인 MTF특성이 뛰어나고 초점이 맞은 곳에서 흐릿해지기 시작하는 부분의 MTF 값이 떨어지는 것과, 뒤쪽에 흐릿해지기 시작하는 부분의 MTF가 떨어지는 것이 흡사해, 앞 뒤로 배경이 흐려지는 모습이 모두 비슷하여 균형이 있어 보입니다. Ai AF Nikkor 85mm F1.4 D IF의 흐림 효과가 좋다고 말하는 사용자가 꽤 많은데, 바로 그 이유를 이런 데이터에서 볼 수 있습니다.

 

질문: 그럼 신형인 AF-S NIKKOR 85mm F1.4는 어떤가요?

 

사토: 현행 G 타입은 특히 뒷흐림을 보다 맑게 표현하고 있습니다. 앞쪽보다 뒤쪽이 더 잘 흐려지도록 설계하고 있습니다.

 

질문: 그럼 앞뒤로 배경 흐림을 넣는 구도를 넣는다면 D 타입, 뒷흐림을 우선하는 경우는 G 타입이 좋을까요?

 

사토: 기호에 따라 다르겠지만 그렇습니다.

 

 

좋은 배경 흐림을 만들어 내는 비결은?

  

질문: 니콘 렌즈의 느낌이란 무엇일까요?

 

사토: 한 마디로 렌즈의 느낌이라 표현하면, 렌즈 경통의 불필요한 반사에 의한 플레어 스커트나, 렌즈의 제조 오차에 의한 이미지, 토이 카메라의 렌즈까지도 렌즈의 느낌이라고 하는 분도 계시고, 개중에는 주변부 광량이 크게 떨어진 것이나, 전체의 색조에 황변이 발생한 것까지 렌즈의 느낌이라고 하시는 분도 있습니다. 따라서 렌즈의 느낌을 객관적으로 특정하는 것은 어렵습니다.

 

그래서 니콘은 이미지를 맺히게 하는 성능에 관련된 부분만 렌즈의 느낌이라 칭하고 있습니다. 구체적으로는 선명하게 초점이 맞춘 곳부터 흐릿해지기 시작해 이미지가 완전히 흐려지는 느낌을 일컫습니다. 그래서 앞서 말한 주변부 광량의 부족이나 색조, 구조와 제조 오차에 관한 느낌은 생각하고 있지 않습니다.

  

질문: 해상력과 흐림 효과 같은 렌즈의 느낌엔 어떤 수차가 관련되어 있습니까?

 

사토: 해상력은 왜곡 수차를 제외한 모든 수차가 관련이 있습니다. 흐림 효과도 모든 수차가 관련이 있는데, 특히 구면 수차, 코마 수차, 비점 수차의 3가지가 중요합니다요. 렌즈의 흐림 효과를 이야기할 때면 구면 수차만 말하는 경우가 많지만, 그것은 설명과 이해가 쉬워서 그런 것이지 실제로는 구면 수차만 흐림 효과에 영향을 주는 건 아닙니다.

 

구면 수차에 의한 흐림 효과를 설명할 때 화면 중앙에 모이는 빛을 예로 들지만, 실제로 화면의 중앙 쪽에는 주요 피사체가 있어서 초점이 맞은 경우가 많으며 오히려 화면의 주변부 쪽이 흐려진 경우가 대다수입니다. 화면 주변부는 코마 수차 등의 가로 수차의 영향이 커지기에 이미지가 맺히는 부분의 모든 수차를 보는 게 좋습니다. 게다가 평면적으로 볼 것이 아니라 초점이 맞은 곳에서 3차원적으로 이미지가 어떻게 변화하는지도 자세히 봐야 좋은 흐림 효과를 만들어 내는 비결이 될 것이라고 생각합니다.

 

이나도메: 렌즈의 느낌은 특정 수차에 의해 결정되는 단순한 구조가 아니라, 흐림 효과 하나만 해도 대부분의 수차가 복잡하게 얽혀 있습니다. 거꾸로 말하면 과거에는 렌즈의 느낌을 해석하는 효과적인 방법이 없었지만 지금은 OPTIA에 의해 렌즈의 느낌은 어떤 수차가 개입했는지를 서서히 밝혀내고 있습니다.

 

다나카: OPTIA는 다양한 렌즈를 측정합니다. 예를 들면 지금의 기준으로 봤을 때 소프트한 느낌이 나는 렌즈를 측정해 보면 어떤 수차가 남아 있었는지를 확인할 수 있지요. 이처럼 흥미로운 결과가 나오고 있어 앞으로는 과거 명기로 칭송받은 렌즈의 수차 특징을 도입한 렌즈 설계가 가능해질 것입니다.

 

질문: 그럼 초점이 맞은 곳은 선명하게, 흐려진 부분은 부드럽게- 이런 식으로 설계가 가능하겠군요.

 

다나카: 극단적으로 말하면 중앙부는 기존의 니코르 스타일, 주변부는 독일의 클래식 렌즈 스타일, 화면 가장자리는 독일의 또 다른 회사 스타일. 이런식의 설계가 가능할지도 모릅니다.

 

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OPTIA의 개발 지원을 담당한 타나카 카즈마사

 

이나도메: 명기라고 칭송받는 렌즈는 어느 정도는 의도한 것이겠지만, 대부분은 우연하게 그런 특징이 생겨난 게 아닌가 생각됩니다. 그러나OPTIA에 의해 그런 렌즈의 해석이 진행되고, 렌즈의 느낌과 수차의 관련성이 더 축적되어 렌즈의 느낌에 어떤 경향이 있는지가 드러나면, 앞으로는 설계자의 의도에 따라 그러한 느낌을 가진 렌즈를 의도적으로 만들 수 있지 않을까 생각 중입니다.

 

질문: DC-니코르 렌즈는 조절 링을 돌려 앞흐림과 뒷흐림의 효과를 조절할 수 있는데, 사용자가 렌즈의 느낌을 바꿀 수 있는 렌즈가 나오는 것도 재미있을 것 같습니다. 그럼 다음 질문은 OPTIA와 연계해서 사용하는 화상 시뮬레이터입니다. 이게 어떤 소프트웨어인지 가르쳐 주시겠습니까?

 

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Ai AF DC-Nikkor 135mm F2 D

 

이나도메: 예전에는 렌즈 설계를 마치면 우선 시제품을 제작해 직접 평가했지만, 화상 시뮬레이터는 렌즈의 설계 데이터만 입력하면 그 렌즈로 촬영했을 경우 어떤 이미지가 나오는지를 시뮬레이션으로 만들어 낼 수 있는 소프트웨어입니다. 즉 실제로 샘플 렌즈를 만들어서 찍지 않아도 어떤 이미지가 나오는지를 알 수 있습니다. 또 화상 시뮬레이터에서 나온 이미지는 실제 사진과 구별이 안 될 정도로 고화질이라서 실사를 쓰는 것과 같은 수준의 평가가 가능합니다. 그 결과 렌즈 설계를 조정할 때도 실제로 샘플을 만들 필요가 없으니 빠르고 편리하게 설계를 진행할 수 있게 됐습니다. 최근 출시한 렌즈는 거의 모두 화상 시뮬레이터를 써서 설계했습니다.

 

질문: 화상 시뮬레이터의 구조는 어떤가요? 예를 들어 실제 인물과 배경 등 피사체의 공간 구성을 매우 작은 화소 집합체로 파악해서, 그 색 정보와 공간의 위치 정보를 기록한 데이터를 가지고, 어떤 렌즈와 특정 방향과 거리에서 어느 조리개 값으로 피사체를 촬영하면, 화소의 집합체인 이미지가 어떻게 기록되는지, 즉 촬여되는 화면의 시뮬레이션을 계산해 내는 식입니까?

 

이나도메: 자세히 말할 순 없지만 대체로 그런 식이라 생각하시면 됩니다.

 

질문: 기존의 스팟 다이어그램(점 형태의 분포)와 무엇이 다릅니까?

 

사토: 스팟 다이어그램은 1개의 점에서 출발한 빛이 렌즈의 여러 곳을 거쳐 이미지가 맺었을 때 어떻게 확대되는지를 보는 것인데요. 이것을 보고 설계자가 실제 사진의 결과를 추측할 수 있게 되려면 상당한 숙련이 필요하고 개인마다 편차도 있습니다. 그러나 화상 시뮬레이터는 실제 영상으로 시뮬레이션의 결과가 출력되기에 누구든지 설계하는 렌즈의 실제 성능을 쉽게 평가할 수 있게 됩니다.

  

질문: 피사체의 1점에서 출발한 빛의 스팟 다이어그램을 적분하고 모두 합친 식인가요?

 

이나도메: 그렇습니다. 그런 생각은 옛날부터 있었지만 예전에는 이를 영상으로 만들만한 도구가 없었습니다.

 

사토: 가장 큰 변화는 컴퓨터의 발달입니다. 옛날에는 이미지에 맺힌 점을 하나씩 계산하는 것도 힘들었지만, 지금은 순식간에 계산이 가능합니다. 우리는 OPTIA나 화상 시뮬레이터를 도구라고 부르고 있는데, 요즘엔 도구가 좋아져서 설계는 비교적 편하게 됐습니다.

 

다나카: 예를 들면 초보 렌즈 설계자라 해도 지금 자신이 설계한 렌즈로 창문 밖의 풍경을 촬영하면 어떤 사진이 나올 것인지를 확실히 알 수 있고, 포트레이트 촬영에서 한쪽 눈의 속눈썹에 초점을 맞추면 아웃 포커스된 다른 눈의 속눈썹이 흐릿해지는 것도 자세하게 시뮬레이트할 수 있습니다.

  

질문: 그 화상 시뮬레이터에서 나오는 화상을 보고 싶습니다.

 

이나도메: 다들 보고 싶어하지만 공개할 수 없습니다.

 

사토: 화상 시뮬레이터의 화상은 거의 실사와 다름 없는 이미지입니다. 실사와 비교해도 어느 쪽이 화상 시뮬레이터인지 모를 것이라 생각합니다.

 

질문: 예를 들어서 숲 속에서 사진을 찍었을 때, 화면의 주변부에서 색수차 같은 것이 나오는 것도 알 수 있을까요?

 

이나도메: 물론입니다.

 

질문: 그거 굉장하네요.

 

사토: 설계를 하고 화상 시뮬레이터에서 확인한 후, 부족한 부분이 있으면 설계를 다시 해서 화상 시뮬레이터에서 확인하는 식으로 작업하고 있습니다. 예전에는 고배율 줌의 대구경의 렌즈를 설계하는 것이 매우 어려웠기 때문에, 샤프니스를 확보하는 것을 우선할 수밖에 없었습니다. 따라서 만족스러운 흐림 효과를 실현하기 어려웠던 게 사실입니다. 그러나 최근에는 도구가 발전해 그런 부분까지도 충분히 고찰할 수 있게 됐습니다.

 

 

3차원 High-Pine 렌즈란 무엇인가?

 

질문: 그래서 OPTIA와 연계는 어떻게 하나요?

 

사토: OPTIA에서 계측하고 해석해 알게 된 렌즈의 특징을 설계에 반영해 영상 시뮬레이터에서 확인합니다. 그렇게 해서 만든 샘플 렌즈의 수차를 OPTIA에서 계측하고 설계치와 얼마나 차이가 있는지 다시 검증하는 과정을 반복합니다.

 

질문: 그럼 예전보다 더해 설계자의 의도를 렌즈에 반영하기 더욱 쉬워졌겠군요?

 

사토: 그렇습니다. 전에도 설계 의도를 반영할 수는 있었지만, 이들 도구를 이용함으로써 비교적 짧은 시간에 쉽게 많은 수정을 할 수 있게 되었습니다. 지금까지는 시간 때문에 어느 정도 한계가 있었다고 할 수 있는데, OPTIA나 화상 시뮬레이터에 따라 검토할 수 있는 영역이 크게 넓어습니다.

 

질문: 최근 니콘 렌즈 설계자로들이 흔히 말하는 3차원 하이 파인 렌즈는 어떤 렌즈입니까?


사토: 현재 널리 쓰이는 렌즈의 평가 기준에는 해상력, 컨트라스트, MTF 등이 있습니다. 그러나 우리는 앞으로도 지금의 평가 방법을 그대로 써도 좋은 것일까 항상 생각하고 있었습니다. 지금까지의 평가 방법은 모두 평면과 평면에서만 성립되는 평가 기준이라는 데 문제가 있습니다. 무한 거리에 있는 피사체의 경우, 무한한 거리에 있는 평면 물체에서 출발한 빛이라고 생각할 수 있으니까, 2차원적인 평가는 제대로 평가한 방법이라고 할 수 있습니다. 그러나 한정된 거리에 있는 피사체는 보통 3차원입니다. 이것을 2차원 결상점만에서만 평가하는 건 문제가 있다 봅니다.

 

그래서 우리는 3차원 피사체에서 결상점의 앞뒤를 포함해 연속 3차원을 두고 평가하는 방법입니다. 그럼 상이 맺힌 부분의 한 곳만 날카롭게 초점을 맞추는 설계도 가능합니다. 초점이 맞은 곳의 앞뒤가 급격히 흐려져서 무엇을 찍었는지 알기 어려운 렌즈, 혹은 빛망울에 원래 없던 형태와 기하학적인 무늬가 생기는 렌즈가 높은 평가를 받아선 안된다고 생각합니다.

 

초점이 맞는 부분부터 서서히 흐려져, 윤곽이 알맞게 사라지고 형태 속에 심도가 있어 무엇이 있었는지를 알 수 있는, 그런 효과까지 고려한 렌즈를 높게 평가하는 방법을 써야 한다고 생각합니다.

 

구체적으로는 3차원적으로 본 MTF 감쇠율이나 점의 이미지가 분포하고 변화하는 방법을 치밀하게 평가하면, 상이 맺힌 부분의 최고 절정 쪽을 잘 살리는 것 뿐만이 아니라 3차원적인 폭으로 보았을 때에도 좋은 렌즈라는 것을 알 수 있습니다. 니콘에서는 그런 특성을 달성한 렌즈를 3차원 하이 파인이라 부르고 있습니다. 다른 식으로 표현하면 3차원의 피사체를 2차원의 영상에 담았을 때 부자연스럽지 않고 예쁜 이미지를 낼 수 있는 걸 3차원 하이 파인 렌즈라 표현하고 있습니다.

 

질문: 그럼 이상적인 렌즈에서 흐림 효과는 어떻게 됩니까?

 

사토: 이상적인 렌즈는 초점이 맞은 곳은 면적이 없는 점이 되고, 흐려진 부분은 그대로 원형으로 퍼집니다. 즉 점광원이 상을 맺힌 경우엔 휘도의 변화가 없는 원 형태의 이미지가 됩니다. 흐릿해진 원의 휘도 분포가 달라지면 양갱처럼 네모난 모양이 나옵니다.

 

이건 그렇게 좋은 이미지는 아니지만 나쁜 것도 아닙니다. 아까 말한대로 초점이 맞은 부분의 해상력만 두드러지게 높게 나오도록 설계한 렌즈는 배경이 흐려진 부분이 지저분해지기 쉽지만, 그런 렌즈보다 이상적인 렌즈에 가깝도록 설계하는 것이 빛망울이 예뻐질 것이라 생각합니다. 게다가 3차원 특성까지 고려한 설계의 렌즈는 이상적인 렌즈보다도 더욱 예쁜 빛망울이 나옵니다.

 

질문: 예쁜 빛망울의 휘도 분포는 어떻게 되는 거죠?

 

사토: 중앙에 절정이 있고 주변으로 갈수록 완만하게 밝기가 줄어드는 것이 자연스럽고 예쁘다고 생각합니다.

 

질문: OPTIA와 화상 시뮬레이터 기술을 사용한 렌즈는 나왔나요?

 

사토: 이번에 발표한 AF-S NIKKOR 58mm F1.4 G가 1탄입니다. OPTIA와 개발 시기가 우연히 겹친지라 측정에 사용했습니다.

 

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10월 31일에 발매한 AF-S NIKKOR 58mm F1.4 G. 가격은 19만 9500엔.

 

 

AF-S NIKKOR 58mm F1.4G의 느낌

 

질문: 그럼 이 렌즈의 컨셉부터 설명해 주세요.

 

사토: 아까부터 설명한대로 렌즈의 3차원적 하이파인을 구현하기 위해 설계된 렌즈를 고객에게 제공한다는 의미에선 이게 처음이지 싶습니다. 즉 이 렌즈는 무한 거리에선 아까의 평가 방법대로 평면-평면의 평가에서 좋은 결과가 나와 MTF가 매우 높게 나오도록 설계했습니다. 그리고 무한대 거리에선 새지틀 코마 플레어를 억제하도록 설계한 것도 이 렌즈의 특징입니다.

 

한편 근거리 촬영을 할 때엔 수차 균형을 조정해 초점이 맞은 곳부터 서서히 좋은 예쁜 흐림 효과가 나올 수 있도록 하고 있습니다. 즉 무한대에서는 매우 샤프하고, 근거리에서 초점이 맞은 부분은 선명하지만 흐림 효과는 예쁘게 나오도록, 1개의 렌즈로 2가지 렌즈의 느낌을 즐길 수 있게 했습니다. 지금까지는 이렇게 의도한 촬영 거리에 따라 이미지가 나오는 방법이 바뀌는 렌즈가 없었으며, 그런 점에서 이것이 첫번째 시도라 할 수 있습니다.

 

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AF-S NIKKOR 58mm F1.4 G의 설계를 담당한 사토 하루오 씨.

 

질문: 야경이나 밤하늘, 풍경 등은 선명하게 나오고 근거리 포트레이트 촬영에선 흐림 효과가 아름답다는 거군요. 그런데 새지틀 코마 플레어(Sagittal Coma Flare, 시상면 코마 수차 플레어)는 무엇입니까?

 

사토: 새지틀 코마 플레어는 야경이나 밤하늘 등의 점광원이 화면 주변부에서 번져 혜성처럼 꼬리가 나오게 되는 수차입니다. 새지틀 코마 플레어가 클수록 점 형태의 왜곡이 생겨 좋은 이미지가 나오지 않습니다. 새지틀 코마 플레어가 줄어들면 야경과 밤하늘의 사진에서 부자연스러운 빛의 빛이 없어져 자연스러운 그림이 됩니다. 또 자연 풍경 뿐만 아니라 일반적인 이미지에서도 화면 주변부에 위치한 거리가 먼 피사체가 질감이 확실하게 남는 등 묘사의 선명함이 달라집니다.

 

AF-S NIKKOR 58mm F1.4 G는 이미지에서 70% 정도까지는 점이 점 모양 그대로 찍힙니다. 화면의 가장 주변부는 그렇게 나오기가 힘들지만, 점의 모양이 흐트러진다고 해도 삼각 김밥의 모양 안에 들어가도록 억제했습니다. 일반적인 50mm렌즈와 비교하시면 점 형태의 재현성이 우수하다고 생각합니다.

 

질문: 예를 들어 AF-S NIKKOR 50mm F1.4 G와 비교하면, 조리개 개방 시의 묘사는 어느 정도나 다른 건가요?

 

사토: AF-S NIKKOR 50mm F1.4 G의 조리개를 1스탑에서 2스탑 조인 경우와 비슷한 이미지를 최대 개방 조리개에서 얻을 수 있다고 보시면 알기 쉬울 것 같습니다. 선명한 사진을 얻기 위해선 조리개를 F2.8까지 조여서 찍는 게 일반적이었지만, 이 렌즈는 F2까지만 조여도 선명한 결과를 얻을 수 있을 것이라 보입니다.

 

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AF-S NIKKOR 50mm F1.4 G

 

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AF-S NIKKOR 58mm F1.4 G의 MTF그래프.

 

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AF-S NIKKOR 50mm F1.4 G의 MTF그래프. 58mm F1.4가 전반적으로 MTF가 높고 또렷한 렌즈임을 알 수 있습니다. 또 실선과 점선의 혈과가 비슷해 비점수차가 적다는 것을 알 수 있습니다.

 

질문: 예쁜 흐림 효과를 얻을 수 있다고 하셨는데, 이 렌즈의 구면 수차는 어떤가요?

 

사토: 구면 수차는 무한대에서는 거의 없지만 근거리가 될수록 마이너스에 쏠리는 경향이 있습니다. 물론 구면 수차뿐 아니라 다른 수차도 근거리에선 뒷흐림이 깨끗이 나오는 수차의 균형을 잡았습니다. 이 렌즈는 근거리가 될수록 수차를 바꾸고 있습니다. 예를 들어 촬영 거리가 5m, 3m, 1m, 그리고 최단 촬영 거리인 0.58m까지 점점 가까워질수록 초점이 맞은 곳과 연결이서서히 흐릿해지고, 아름다운 뒷흐림을 얻을 수 있는 수차 균형이 나옵니다.

 

일반적으로 근거리에서 피사체의 주파수는 낮아지고 원거리가 될수록 주파수가 올라가기에 지극히 먼 거리인 무한대에선 높은 해상력이 필요한데, 근접 촬영에서 해상력이 무한대만큼 중요하진 않아 흐림 효과를 우선해서 수차의 균형을 잡은 것입니다. 그래서 이 렌즈를 평가할 때 근거리 촬영으로 차트를 찍으면 해상력이 썩 좋게 나오진 않을 것이라 생각합니다.

 

질문: 수차 균형 조정은 이너 포커스 메커니즘입니까?

 

사토: 아니요. 이 렌즈는 전체가 움직이는 방식입니다.

 

질문: 그런 렌즈는 근거리 촬영에서 구면 수차가 늘어나는 것으로 알고 있는데, 그럼 그것을 강조하기 위해서인가요?

 

사토: 그렇습니다. 그 특징을 취해서 오히려 수차 변화가 커지게 하고 있습니다. 또 3차원적인 관계의 깨끗한 묘사를 유지하고 있습니다.

 

질문: 조리개를 조이면 어떻게 되나요?

 

사토: 조였을 경우에도 3차원적인 특성이 흐트러지지 않도록 배려했습니다. F1.4, F2, F2.8로 갈 수록 배경 흐림은 작아지지만 아름다운 이미지를 얻을 수 있는 3차원 하이파인의 특징은 남습니다.

 

질문: F8까지 조여도 그런 경향이 있습니까?

 

사토: F8에서 11까지 조여도 배경의 깊이와 배경 흐림의 경향은 그대로일 것이라 생각합니다.

 

 

녹트 니코르를 넘어서는 성능

 

질문: 그런 것까지 배려했군요. 이 렌즈는 옛날의 녹트 니코르 58mm F1.2과 비슷한 컨셉이라 생각되는데 맞나요?

 

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초기형 녹트 니코르 Ai Noct-Nikkor 58mm F1.2는 1977년에 출시됐으며, 1982년에 2세대 Ai Noct-Nikkor 58mm F1.2 S가 출시됐습니다.

 

사토: 이런 설계는 원래 녹트 니코르의 설계 사상을 이어받은 것이 맞습니다. 처음에는 녹트라는 이름을 붙일까 생각도 했지만, 묘사가 개선됐고 MTF도 향상되는 등 녹트 니코르를 성능에서 앞선 부분도 있어 녹트라는 이름을 쓰진 않기로 했습니다.

 

질문: F1.2가 아니라 F1.4인 이유는요?

 

사토: F1.2 버전도 설계하고 있었지만 F1.2는 주변부의 광량을 충분히 확보하기 어려웠습니다. 하지만 F1.4는 주변부의 광량도 만족할만한 수준을 확보할 수 있었지요. 즉 조리개 개방으로 사용할 수 없는 1.2를 만드느니 차라리 개방에서 사용할 수 있는 1.4를 만드는 것이 좋다고 생각했습니다. 새지틀 코마 플레어도 F1.2였다면 이 정도로 억제할 순 없었을 겁니다.

 

질문: Ai Noct-Nikkor 58mm F1.2 S는 정가 16만 5000엔이나 나갔는데, 1군의 연삭 비구면 렌즈가 가격을 올리는 요인이었다고 알고 있습니다. 이 렌즈도 1군의 렌즈는 연삭 비구면 렌즈죠?

 

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AF-S NIKKOR 58mm F1.4 G 렌즈 구성도. 하늘색은 비구면 렌즈를 나타냅니다.

 

이나도메: 아니요. 이 렌즈에서 쓰는 비구면 렌즈는 유리 몰드 비구면 렌즈와 복합형 비구면입니다. 최근 나오는 유리 몰드 비구면 렌즈는 연삭 비구면 렌즈보다 정밀도가 높습니다. 그래서 니콘에서는 꽤 전부터 연삭 비구면 렌즈는 제조하지 않습니다.

 

사토: 연삭 비구면 렌즈는 제작하는 기술자의 역량이 크고 1개만 생산하면 매우 정밀도가 높지만, 양산하게 되면 당연히 제품 수율이 떨어지고 작은 자국이 남기도 합니다.

 

질문: 연삭 비구면 렌즈는 거의 신격화 비슷하게 됐는데 이제보니 일종의 도시 전설이었군요. 다만 유리 몰드 비구면 렌즈를 쓴 것치고는 가격이 약간 높네요.

 

사토: 유리 몰드 비구면 렌즈라고 해도 정밀도가 높고 구경이 커질수록 제조 단가가 높아지기에 매우 비싸집니다. 또 정확하게 가공하기 위해 굳이 비싼 비용이 필요한 제조 공정을 쓰는 것도 값이 비싼 한가지 요인입니다.

 

질문: 대물 렌즈 부분이 매크로 렌즈처럼 안쪽으로 들어간 이유는요?

 

사토: 경통의 모터나 기판의 배치 때문에 이러한 디자인을 썼는데. 그 덕분에 렌즈의 끝 부분 길이가 변하지 않게 됐습니다.

 

 

AF-S NIKKOR 800mm F5.6 E FL ED VR에 형석을 사용

 

질문: 오늘은 모처럼의 기회이니 5월에 출시한 초망원 렌즈 AF-S NIKKOR 800mm F5.6 E FL ED VR에 대해서도 듣고 싶습니다. 우선 형석 렌즈를 쓴 이유는 무엇인가요?

 

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AF-S NIKKOR 800mm F5.6 E FL ED VR(212만 1,000엔)

 

이나도메: 원래 형석은 다루기가 어렵고 매우 비싸 사용을 피해 왔는데 요즘은 초망원 렌즈의 경량화를 원하는 요구가 많아 경량화를 최우선으로 하기 위해 채용했습니다. 기존의 ED 렌즈에 비해 형석 렌즈는 10~20% 정도 가벼워 전체 무게를 줄이는 데 큰 효과가 있습니다. 그래서 앞으로는 초망원 렌즈를 중심으로 경량화를 위해 형석 렌즈를 사용할 기회가 많아질 것으로 생각하고 있습니다.

 

사토: 800mm쯤 되면 상당히 무거워지기에 경량화가 꼭 필요했습니다.

 

질문: 형석은 자체 생산인가요?

 

이나도메: 반도체 노광 장치에는 직접 생산한 형석을 쓰지만 이 렌즈에 들어가는 형석은 협력 업체에서 생산하고 있습니다.

 

사토: 니콘은 형석을 2차 세계대전 전부터 현미경 등에 사용해 온 역사가 있으며, 최근에는 UV 니코르(UV-105mm F4.5) 등에 사용한 적도 있습니다. 따라서 형석을 이번에 처음 쓴 건 아닙니다.

 

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렌즈 구성도. 보라색이 형석 렌즈입니다.

 

질문: 이 렌즈는전자 조리개를 썼는데, 앞으로 다른 렌즈에서도 전자 조리개를 씁니까?

 

이나도메: 렌즈의 스펙에 따라 다르다고 생각합니다. 800mm는 경통이 길고 조리개를 움직이는 메커니즘도 마운트에서 상당히 멋 곳까지 연동이 필요해 정밀도를 유지하는 설계가 어려웠습니다. 그래서 이번에는 전자 조리개를 쓰는 게 높은 정밀도를 지닌 조리개 조절 장치가 될 것이라 판단했습니다. 앞으로도 경통이 긴 렌즈에서 기계 연동 조리개보다 전자 조리개를 쓰는 쪽이 고정밀의 조리개 조절 장치가 될 것이라 판단되면 채택할 가능성이 있습니다.

 

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렌즈 개발 전반의 정리를 담당한 이나도메 키요타카

 

질문: 조리개를 조일 때 타임 랙은 없습니까?

 

이나도메: F22까지는 없습니다. 기계식 조리개에 비하면 조리개를 많이 조였을 때 다소의 지연은 있지 않을까 싶은데요. 구체적으로는 조리개를 보다 세밀하게 제어하기 위해 시간이 걸리는 것이지 싶습니다. 기계식 조리개보다 작은 조리개 조절 장치가 나왔다는 점에 메리트가 있다고 생각합니다.

 

질문: 렌즈 경통에 채용된 마그네슘 합금의 장점은 무엇입니까?

 

이나도메: 마그네슘은 경량화 때문에 이전부터 초망원 시리즈에서 사용했는데요. 강하면서도 가볍다는 점이 있습니다.

 

질문: 지금 주문받은 물량은 다 생산했나요?

 

이나도메: 예상을 크게 넘는 주문이 들어와 아직 생산중입니다. 주문을 원하는 분은 한동안 기다리셔야 합니다.

 

질문: 꽤 비싼 제품인데 원하시는 분이 꽤 많군요.

 

이나도메: 세계적으로 많은 주문이 들어오고 있지만 특히 일본에서 수요가 예상보다 많았습니다.

 

질문: 역시 스포츠나 새 사진을 찍는 쪽인가요?

 

이나도메: 우리도 처음에는 그런 고객을 생각하고 있었지만, 최근 규제가 심해진 모터 스포츠 분야의 고객도 늘어나고 있습니다.

 

 

인터뷰를 마치고

 

옛날에는 렌즈의 방대한 수차 계산을 하기 위해서 방대한 인력을 집어넣는 수밖에 없었지만, 지금은 렌즈 설계를 위한 범용 소프트웨어가 판매 중이고, 설계 값을 입력하는 것만으로 촬영 후의 이미지까지 재현한다 하니 놀라울 뿐입이다. 그리고 니콘 여태껏 나온 명기라 불리는 렌즈를 해석해 렌즈의 느낌이 무엇인지를 OPTIA라는 과학의 눈으로 밝혀내고 있습니다.

 

구형 니코르 렌즈는 샤프니스를 우선한다는 인식이 있지만 Ai AF Nikkor 85mm F1.4 D IF때부터 흐림 효과를 의식한 렌즈가 많아졌다고 기억됩니다. 본문에서 말한대로 렌즈를 설계하는 도구가 좋아지면서 설계에 여유가 생기고 흐림 효과까지도 조절할 수 있게 됐을 것입니다. 그리고 지금 흐림 효과란 무엇인지를 해석해낸 AF-S NIKKOR 58mm F1.4 G에서는 촬영 거리에 따라 그 묘사가 다르게 나오도록 조절하게 됐습니다.

 

이번 인터뷰를 통해 렌즈는 현실 공간의 빛을 2차원으로 순식간에 변환하는 아날로그 방식의 계산기 같은 것이란 생각이 들었습니다. 그 프로그램의 레시피가 OPTIA에서 밝혀지면서 화상 시뮬레이터에 넣어 자유자재로 그림을 만들어낼 수 있게 됐습니다. 즉 고해상도 3D 디지털 프로그램에 의한 피사체의 점 정보와 OPTIA에 의한 렌즈 데이터 또는 렌즈의 설계치, 화상 시뮬레이터를 조합하면 언제든지 원하는 렌즈의 이미지를 만들어낼 수 있는 시대가 머지않아 실현될 가능성이 왔다는 이야기 아닐까요.

 

소스: http://dc.watch.impress.co.jp/docs/news/interview/20131108_621449.html

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