일안반사식 카메라(SLR, Single Lens Reflex) - 첫번째

사진/카메라 2011.10.14 15:17 Posted by 드론의 미래가 궁금한 푸른하늘이

일안반사식(SLR) 카메라는 일반적으로 반자동으로 움직이는 거울시스템을 사용하여, 필름 또는 디지털영상센서에 포착되는 상을 사진사가 똑같이 눈으로 확인할 수 있는 카메라를 말한다. SLR 이전의 카메라는 주로 뷰파인더를 통해 보므로, 필름에 촬영되는 영상이 많은 차이가 발생할 수 있다. 

SLR이 개발되기 전, 뷰파인더가 달린 모든 카메라에는 광학 경로가 두 개 있었다. 하나는 렌즈로 들어오는 경로이며, 다른 하나는 그 위쪽(이안반사식(TLR)) 또는 옆쪽(거리계연동(rangefinder))이다. 뷰파인더와 필름렌즈의 광 경로가 다르므로, 뷰파인더용 렌즈의 광경로를 카메라 앞쪽 어디쯤에선가 필름렌즈와 마주치도록 설계된다. 어느 정도 먼 거리에 있는 물체을 촬영할 때는 별문제가 없지만, 가까운 물체를 촬영할 때는 시차(parallax)로 인해 프레임 차이가 커진다. 

제가 1988년에 구입해서 지금도 가지고 있는 Pentax K1000 SE

대부분의 SLR 카메라는 반사거울(reflex mirror)과 뷰파인더(viewfinder)의 광경로 사이에 위치한 루프 오각프리즘(roof pentaprism)을 통하여 상하 좌우를 똑바로 볼 수 있다. 처음에 렌즈를 통과하면서 상하좌우가 뒤집혀진 상은 반사거울에 의해 위쪽에 있는 오각프리즘으로 들어가고, 여기에서 여러번 반사되면서 뒤집힌 상이 바로잡힌 후 뷰파인더에 상이 정렬된다. 셔터를 누르면 거울이 위로 올라가고 빛이 직접 필름(DSLR의 경우엔 CCD 또는 CMOS 센서)을 비추게 된다. 캐논 펠릭스(Pellix)만 예외로서, 거울대신 반투명의 광선분리 박막(beamsplitting pellicle)을 사용, 고정되어 있었다.

초점은 사진사가 수동으로 잡을 수도 있고, 자동초점시스템(autofocus system)이 잡을 수도 있다. 뷰파인더에는 빛을 산란시키기 위해 거울 시스템 바로 위에 무광택 초점스크린(matte focusing screen)을 설치되기도 한다. 무광택 초점스크린은 상을 확인하거나 구도나 초점을 잡을 때 좋은데, 특히 렌즈교환식에서 매우 유용하다.

1990년대까지는 SLR이 가장 진보된 영상 미리보기 기능을 제공했지만, 디지털 영상기술이 발달함에 따라,  미리보기용 LCD가 SLR의 인기를 위협하고 있다. 현재 거의 모든 저가형 컴팩트 카메라까지 LCD가 붙어 있어, CCD에 촬영된 내용을 즉시 확인할 수 있게 되었기 때문이다. 하지만 SLR은 교환가능한 렌즈, 플래시 등 이 많은 시스템 카메라이기 때문에, 고급 전문가용 카메라로 인기가 높다. 또한 셔터랙(shutter lag)이 적어서 원하는 사진을 좀 더 쉽게 촬영할 수 있다. 아울러 LCD의 해상도나 대비, 재생속도(refresh rate), 색상재현(color gamut) 등은 SLR 뷰파인더의 명료함과 세밀도에 전혀 경쟁할 수 없다.

광학 요소(Optical components)


아래의 전형적인 SLR카메라의 단면을 보면서 빛의 흐름을 살펴보자. 우선 렌즈뭉치(1)를 통해 들어온 빛이 45도로 설치된 거울(2)에 반사되어, 무광택 초점스크린(5)에 투영된다. 압축 렌즈(condensing lens)(6)를 통과한 영상은 상단에 있는 루프 오각프리즘(7) 내부에서 반사되어 접안렌즈(eyepiece)(8)에 도달하게 된다. 촬영 시에는 거울(2)이 화살표 방향으로 올라가고, 포컬 플레인 셔터(focal plane shutter)(3)가 열리며 필름이나 센서(4)에 투영된다. 이와 같이 사진사가 뷰파인더로 본 그대로 필름이나 센서에 기록되는 것이, SLR을 다른 카메라와 구별시키는 가장 중요한 요소이다.

SLR 시스템의 단면:1 - 렌즈뭉치, 2 - 반사거울, 3 - 포컬 플레인 셔터, 4 - 필름 또는 센서, 
5 - 초점스크린, 6 - 압축렌즈, 7 - 루프 오각프리즘 또는 오각거울, 8 - 접안렌즈

오각프리즘과 오각거울(Pentaprisms and penta-mirrors)


대부분의 35mm SLR은 루프 오각프리즘(roof pentaprism)이나 오각거울(penta-mirror)을 사용하여 빛을 접안렌즈로 보내는데, 1949년 동독에서 생산된 콘택스(Contax) S 에 최초로 적용되었다. 일본에서 오각프리즘을 최초로 적용한 일안반사식 카메라는 1955년 미란다(Miranda) T 였으며, 이어 아사히 펜탁스(Asahi Pentax), 주노(Zunow), 니콘(Nikon) F, 야시카 펜타마틱(Yashica Pentamatic) 등이 뒤를 이었다. 일부 SLR은 오각 프리즘을 제거하고 허리높이 파인더(waist-level finder)와 같은 뷰파인더로 바꿔 끼울수 있는 기능을 제공하였다. 이와 같은 교환가능식 스포츠파인더는 캐논 F1, F1n, F1; 니콘 F, F2, F3, F4, F5; 펜탁스 LX 등에서 사용되었다.

세계최초로 오각프리즘을 채택한 Contax S의 광고(1950년 9월) : 여기에서 가져옴

기타 올림푸스(Olympus) Pen F, Pen FT, Pen FV 등의 하프 프레임 35mm SLR 카메라는 포로프리즘(porro prism) 시스템을 사용하였다. 포로프리즘은 올림푸스 EVOLT E-3x0 시리즈, 라이카 Digilux 3, 파나소닉 DMC-L1 등에도 사용되었다.

대부분의 SLR과 D-SLR에는 접안렌즈에 직각 파인더(right-angle finder)를 끼울 수 있으며, 이를 통해 허리높이 뷰파인더로 사용할 수 있다. 아울러 EVF remote 기능을 제공하는 파인더도 있다.

직각 파인더(right-angle finder)의 예

셔터 장치(Shutter mechanisms)


포컬 플레인 셔터(focal plane shutter)


거의 모든 현대식 카메라는 필름면 바로 앞에 포컬플레인 셔터(focal plane shutter)가 설치되어 있다. 이 셔터는 촬영을 위해 셔터를 누른 순간 외에는 (렌즈를 빼낼 때에도) 필름에 빛이 닿지 않게 막아주는 역할을 한다. 포컬 플레인 셔터는 여러가지 디자인이 있다. 1930년대에 개발된 초기의 모델은 수평방향으로 움직이는 2장의 커튼을 사용하는 것이 일반적이었다. 셔터 속도를 빠르게 설정할 경우, 두번째 커튼이 첫번째 커튼 바로 뒤로 쫒아감으로써 세로로 좁은 틈(slit)을 만들게 되며, 이 틈은 수평방향으로 이동한다. 셔터속도가 빠를수록 이 틈이 좁아진다. 처음에는 천 소재로 커튼을 만들었지만(나중에는 고무처리하는 경우가 많았음), 다른 소재를 사용하는 제작사도 있었다. 예를 들어 니폰 코가쿠(Nippon Kōgaku, 현재의 니콘)에서는 니콘 F, F2, F3와 같은 플래그십 SLR카메라에서는 티타늄 박막(titanium foil)셔터를 사용했다. 현재 라이카 M 시리즈 거리계연동(rangefinder) 카메라를 제외하면 수평이동방식 셔터를 사용하는 SLR은 거의 없다.

수평 포컬플레인 셔터, 좌측은 1/500, 우측은 1/250으로 간격이 두배임

Copal Square와 같은 포컬 플레인 셔터(focal plane shutter)는 수직뱡향으로 이동하는 방식으로, 이동거리(24mm)가 수평이동방식(36mm)에 비해 짧아, 노출시간을 줄일 수 있고 플래시 동기화 시간도 줄일 수 있다. 이 방식의 셔터는 대부분 금속으로 제작되는데, 작동원리는 수평이동방식과 동일하다. 단, 수평이동방식은 두장의 커튼을 이용하는 데 비해, 촬상면 위아래에 공간이 많지 않기 때문에 여러개의 블레이드(blade)으로 제작된다. 수직 셔터는 1980년대에 들어 널리 사용되었다.

코니카(Konica), 마미야(Mamiya), 코팔(Copal)등에서 1950년대, 60년대에 제작하기 시작하였으며, 새로운 카메라에 거의 독점적으로 적용하였다. 니콘에서는 Nikomat/Nikkormat에 코팔에서 제작한 수직방식 셔터를 사용하여, 당시 대부분의 카메라가 1/60 플래시 동조속도(x-sync speed)만 지원할 때, 1/30부터 1/125까지 지원하였다. 후일 니콘에서는 "날"에 특수한 벌집모양을 새겨 무게를 가볍게 한 티타늄 소재 수직플레인셔터를 최초로 개발하여, 1982년에 최고 속도 1/4,000초와 플래시 동조속도 1/250초라는 세계최고 기록을 달성하였다. 요즈음에는 일부 고급 카메라에서 탄소섬유나 케블라(Kevlar) 섬유를 사용하기도 하지만, 대부분의 제조사들이 알루미늄을 사용하여 제작한다.

회전식 포컬플레인 셔터(Rotary focal-plane shutter)


일본에서 제작된 올림푸스(Olympus) Pen half-frame 35mm SLR은 매우 독특한 설계를 채택하였다. 극히 단순하고 멋진, 회전식 포컬플레인 셔터 방식이 그것이다. 이 셔터는 티타늄박막을 사용하지만, 한장으로 구성되며 구멍도 고정되어 있는데, 플래시 동기화가 최대 1/500초 까지 가능하여 리프셔터와 견줄 수 있을 정도이다.

Robot Royal 카메라도 회전식 셔터를 사용하는 35mm 카메라로서 대부분 거리계연동식이다. 일부는 full-frame 이고 일부는 half-frame 인데, Robot 카메라중 적어도 한가지는 보기드물게 35mm 프레임에서 정사각형 영상을 촬영한다.

1946년 생산된 Mercury II 도 회전식 셔터를 사용하는 half-frame 35mm 카메라이다. 

Mercury II, 위쪽 둥근부분이 회전식셔터의 영향이다.

리프셔터(Leaf shutters)


또 다른 셔터시스템으로 리프셔터(leaf shutter)가 있다. 리프셔터는 조리개 비슷한 "날"로 구성되며, 렌즈 속 혹은 뒤에 위치한다. 셔터가 렌즈뭉치의 일부라면 노출과 노출 사이에 빛이 필름에 닿지 않게할 수 있는 장치가 필요하다.

렌즈 뒤에 리프셔터가 있는 예로는, 코닥의 Retina Reflex 35mm SLR, 탑콘(Topcon) Auto 100, 코와(Kowa) SE-R, SET-R reflexes 등이다. 렌즈 내부에 리프셔터가 있는 중형 SLR의 주요 예로는 핫셀블라드(Hasselblad) 500C, 500CM, 500 EL-M 등 모터식 기종과 6 x 6cm 모델이다. 핫셀블라드는 렌즈마운트와 반사거울 뒤에 필름 김서림 방지를 위하여 보조 셔터차폐막(blind)이가 설치되어 있다.

리프셔터를 사용하는 또다른 중형 SLR중에는, 현재 단종된 Zenza-Bronica 시리즈인  브로니카(Bronica) ETR과  ETRs'i (6 × 4.5 cm), SQ 와 SQ-AI (핫셀블라드처럼 6 × 6 cm) 그리고 Zenza-Bronica G system (6 × 7 cm)등이 있었다. 일부 마미야(Mamiya) 중형 SLR 중에서, Kowa 6 을 비롯한 현재 단종된 몇몇 기종도 리프셔터 내장형 렌즈를 사용하였다.

리프 셔터는 셔터 속도와 관계없이 플래시와 동기화되므로 (1/500 이상인 경우도 포함) 복잡한 스튜디오 전자 플래시 시스템을 사용하는 스튜디오 사진사의 경우 리프셔터가 훨씬 바람직하다.

일부 120 필름용 중형 SLR 제작사도 포컬플레인 셔터(focal-plane-shutter) 모델용 리프셔터(leaf-shutter) 렌즈를 제작하였다. 롤라이(Rollei)에서는 포컬플레인 셔터 SLR인 Rolleiflex SL-66 용으로 그같은 렌즈를 최소한 두개 제작했다. 롤라이는 나중에 카메라 시스템을 리프셔터 형으로 바꾸어, 현재 롤라이의 중형 SLR은 모두 렌즈내장형 셔터방식이다.

기타 발전(Further developments)


1970년대 들어 SLR 기술이 보편화되자, SLR은 헌신적인 아마추어나 전문가들이 가장 선호하는 기기가 되었다. 그러나 정물(건축물, 풍경, 혹은 상업적 주제)을 촬영하는 일부 사진사들은 투시법을 자유롭게 조절할 수 있는 뷰카메라(view camera)를 선호한다. 3방향 확장(??triple-extension) 주름상자가 있는 Linhof SuperTechnika V 등  4" × 5" 카메라를 사용하면, (건물 꼭대기가 나오도록 카메라를 올려 찍으면 흔히 발생하는) 사진의 선이 모이는 사다리꼴 현상(keystoning) 등의 왜곡을 보정할 수 있다. 35mm 및 중형 카메라에는 이러한 오차를 수정할 수 있도록 투시법 교정렌즈(Perspective correction lens)가 있으며, 디지털 카메라의 경우엔 사진용 소프트웨어로 보정할 수도 있다. 또한 주름상자를 최대한 길게 확장하고 전면판( front standard)을 기울이면 마크로 사진을 촬영할 수 있는데, 조리개에 관계없이 심도가 깊은 명료한 사진을 촬영할 수 있다.

 Linhof SuperTechnika V

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이 문서는 http://en.wikipedia.org/wiki/Single-lens_reflex_camera 를 번역한 것중 첫번째 부분입니다. 일부는 뺀 것도 있고 마음대로 추가한 부분도 있습니다. 카메라에 대한 지식이 부족하여 오역한 부분도 있을 수 있습니다. 혹시 잘못된 내용을 발견하시면 언제든지 알려 주시기 바랍니다.  

카메라의 개요 와 카메라의 역사 그리고 거리계연동카메라도 참고 하세요.

민, 푸른하늘 

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  1. 이길재  수정/삭제  댓글쓰기

    잘 읽었습니다. 지식이 없어서 아직 어렵네요. 잘읽고 갑니다.

    2011.10.14 19:32 신고
  2. 상아  수정/삭제  댓글쓰기

    와우 너무 잘 보았습니다..
    잘 읽고 갑니다.^^

    2011.10.15 03:44 신고

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