조리개

Aperture
다른 용도는 조리개(동음이의)를 참조하십시오.
렌즈의 다른 구멍
1707 Glossographia Angishicana[1] Nova의 개구부 정의

광학에서, 구멍은 빛이 통과하는 구멍이나 개구부이다.구체적으로는 광학계의 조리개 및 초점거리에 따라 화상평면에서 초점에 도달하는 광선다발의 원뿔각이 결정된다.

광학 시스템에는 일반적으로 광선 다발을 제한하는 많은 개구부 또는 구조가 있습니다(광선 다발은 빛의 연필이라고도 합니다).이러한 구조는 렌즈나 거울, 또는 광학 요소를 제자리에 고정하는 링 또는 기타 고정 장치의 가장자리일 수도 있고, 시스템에서 허용하는 빛을 제한하기 위해 광학 경로에 배치된 다이어프램과 같은 특수 요소일 수도 있습니다.일반적으로 이러한 구조를 [2]스톱이라고 하며, 조리개 스톱은 주로 이미지 포인트의 레이콘 각도와 밝기를 결정하는 스톱입니다.

어떤 맥락에서, 특히 사진과 천문학에서, 조리개는 물리적 정지나 개구부 자체보다는 조리개 정지부의 직경을 가리킨다.예를 들어 망원경에서 조리개 스톱은 일반적으로 대물 렌즈 또는 거울(또는 대물 렌즈를 고정하는 마운트)의 가장자리입니다.그리고 망원경은 예를 들어 100센티미터의 구멍을 가지고 있다고 말한다.조리개 스톱이 시스템에서 가장 작은 스톱일 필요는 없습니다.렌즈 및 기타 요소에 의한 확대 및 소자화로 인해 시스템의 조리개 스톱이 상대적으로 커질 수 있습니다.천체사진에서 조리개는 선형 측정치(예를 들어 인치 또는 mm) 또는 해당 측정치와 초점 거리 사이의 무차원 비율로 제공될 수 있습니다.다른 사진에서는 보통 비율로 표시됩니다.

정지 및 다이아프램은 시스템의 조리개 정지가 아닌 경우에도 조리개라고 불립니다.

조리개라는 단어는 또한 특정 영역 밖의 빛을 차단하는 시스템을 나타내기 위해 다른 맥락에서도 사용됩니다.예를 들어, 천문학에서, 별 주위의 광도계 구멍은 보통 빛의 강도가 [3]가정되는 별의 이미지 주변의 원형 창에 해당합니다."자세"라는 단어는 작은 구멍으로 쓰이기도 하는데, 이는 엿보는 구멍과 유사합니다.예를 들어, 군사용어로 벙커의 구멍은 인공적으로 또는 자연수단에 의해 만들어진 작은 훔쳐보기 구멍을 의미한다.벙커의 구멍은 시야를 확보하면서 적의 공격으로부터 몸을 보호하는 데 사용할 수 있다.Antal 페이지 91)

어플

앨빈 클라크는 1896년 40인치 102cm의 대형 여키스 천문대 대굴절렌즈를 닦았다.

조리개 스톱은 대부분의 광학 설계에서 중요한 요소입니다.가장 분명한 특징은 이미지/필름 평면에 도달할 수 있는 빛의 양을 제한한다는 것입니다.이는 가능한 한 많은 빛을 수집하고자 하는 망원경처럼 불가피하거나 검출기의 포화나 필름의 과다 노출을 방지하기 위해 고의적일 수 있다.두 경우 모두 조리개 스톱의 크기는 허용되는 빛의 양 이외의 것에 의해 제한됩니다. 단, 다음과 같습니다.

  • 정지 크기는 필드 깊이에 영향을 미치는 요인 중 하나입니다.정지점이 작을수록(f 번호가 클수록) 필드 깊이가 길어지기 때문에 뷰어에서 멀리 떨어진 물체의 초점이 동시에 맞춰집니다.
  • 정지는 광학적 이상 효과를 제한합니다.스톱이 너무 크면 이미지가 왜곡됩니다.보다 정교한 광학 시스템 설계는 수차의 영향을 완화하여 더 큰 정지 및 더 큰 광 채집 능력을 가능하게 한다.
  • Stop(중지)에 따라 이미지의 표시 여부가 결정됩니다.스톱이 크면 필름 또는 검출기에 도달하는 강도가 사진의 가장자리를 향해 떨어질 수 있습니다. 특히 축외 지점의 경우 광축에서 정지한 것보다 더 많은 빛을 차단하여 다른 스톱이 조리개 정지가 될 수 있습니다.
  • 조리개가 클수록 더 무겁고 더 비싼 직경의 광섬유가 필요합니다.

조리개 정지 외에, 촬영 렌즈는 시스템의 시야를 제한하는 하나 이상의 필드 정지부를 가질 수 있습니다.(필름 또는 센서가 아닌) 렌즈의 필드 스톱에 의해 시야가 제한되는 경우, 이는 결과 시야가 원하는 것보다 작을 경우에만 문제가 됩니다.

눈의 생물학적 동공은 광학 명명법에서 개구부이고 홍채는 개구부 정지 역할을 하는 횡격막입니다.각막의 굴절은 유효 개구부(광학 용어로는 입구 동공)를 물리적 동공 직경과 약간 다르게 만듭니다.입구 동공의 지름은 일반적으로 약 4mm이지만, 밝은 곳에서 2mm(f/8.3)에서 어두운 곳에서 8mm(f/2.1)까지 다양합니다.

천문학에서, 조리개 멈춤의 직경은 망원경 설계에서 중요한 변수이다.일반적으로, 사람들은 촬영되는 먼 물체로부터 최대한의 빛을 모으기 위해 가능한 한 큰 조리개를 원합니다.그러나 실제로는 (위에서 언급한 바와 같이) 이상 발생 방지뿐만 아니라 비용과 중량을 고려하여 개구부의 크기가 제한됩니다.

구멍은 레이저 에너지 제어, 폐쇄 구멍 z-스캔 기법, 회절/패턴 및 빔 [4]클리닝에도 사용됩니다.레이저 애플리케이션에는 공간 필터, Q-스위칭, 고강도 X선 제어가 포함됩니다.

광현미경법에서 조리개라는 단어는 콘덴서(시료영역에서의 빛의 각도 변경), 필드 홍채(조명 영역 변경) 또는 대물 렌즈(일차 화상 형성) 중 하나를 기준으로 사용할 수 있다.광학 현미경을 참조하십시오.

사진에 있어서

필름 또는 이미지 센서에 도달하는 빛의 양을 제어하기 위해 사진 렌즈의 조리개 스톱을 조정할 수 있습니다.조리개 크기는 셔터 속도의 변화와 함께 필름 또는 이미지 센서의 빛 노출 정도를 조절합니다.일반적으로 고속 셔터에서는 충분한 광노출을 확보하기 위해 더 큰 조리개가 필요하며, 저속 셔터에서는 과도한 노출을 피하기 위해 더 작은 조리개가 필요합니다.

"완전 정지" 증분에 대한 조리개 크기 감소(f-number 증가) 다이어그램(정지당 2개의 조리개 면적 계수)

다이어프램이라고 불리는 장치는 보통 조리개를 멈추는 역할을 하며 조리개를 조절합니다.다이어프램은 눈의 홍채와 같은 기능을 하며 렌즈 개구부의 유효 직경을 제어합니다.조리개 크기를 줄이면(f-number를 늘리면) 센서에 빛이 적게 공급되며, 또한 피사체가 실제 초점 평면보다 더 가깝거나 더 멀리 있는 것으로 보이는 정도를 나타내는 필드 깊이가 증가한다.일반적으로 조리개가 작을수록(f-number가 클수록), 피사체가 초점에 있는 동안 초점 평면으로부터의 거리가 커질 수 있다.

렌즈 구멍은 보통 유효 구멍 지름에 대한 초점 거리의 비율인 f-숫자로 지정됩니다.렌즈에는 일반적으로 f-number를 설정할 수 있는 마크된 "f-stops" 세트가 있습니다.f-number가 작을수록 더 많은 빛이 필름 또는 이미지 센서에 도달할 수 있는 개구부가 크다는 것을 나타냅니다.사진 용어 "1회 f-stop"은 f-number의 θ2(약 1.41)의 변화를 나타내며, 이는 다시 광도의 2개 변화에 해당한다.

조리개 우선은 카메라에 사용되는 반자동 촬영 모드입니다.이를 통해 사진작가는 조리개 설정을 선택하고 카메라가 셔터 속도를 결정하도록 허용하며 때로는 ISO 감도를 통해 올바른 노출을 수행할 수 있습니다.이것은 조리개 우선 순위 자동 노출, A 모드, AV 모드(어퍼처 값 모드) 또는 반자동 [5]모드라고도 합니다.

사진에 사용되는 일반적인 구멍 범위는 약 f/2.8–f/22 또는 f/2–f/[6]16이며, 6개의 멈춤 지점을 포함하며, 대략적인 (둥근 번호 사용) f/2–f/4 및 f/4–f/16 또는 (더 느린 렌즈에 대한) f/2/5/f로 나눌 수 있다.이것들은 날카로운 구분이 아니고, 렌즈마다 범위가 다릅니다.

최대 및 최소 개구부

상세 정보:렌즈 속도

특정 렌즈의 사양에는 일반적으로 f/0.95–f/22와 같은 최대 및 최소 조리개 크기가 포함됩니다.이 경우 f/0.95는 현재 최대 개구부(실제로[7] 사용하기 위한 풀프레임 형식에서 가장 넓은 개구부), f/22는 최소 개구부(가장 작은 개구부)입니다.최대 개구부는 가장 중요한 경향이 있으며 렌즈를 설명할 때 항상 포함됩니다.이 값은 노출 시간에 영향을 미치기 때문에 렌즈 "속도"라고도 합니다.개구부는 허용된 빛의 제곱근에 비례하며, 따라서 필요한 노출 시간의 제곱근에 반비례하므로 f/2의 개구부는 f/4의 1/4의 노출 시간을 허용합니다.

50mm 미놀타 렌즈의 조리개 범위, f/1.4–f/16

개구부가 f/2.8 또는 더 넓은 렌즈를 "빠른" 렌즈라고 부릅니다. 그러나 특정 지점이 시간이 지남에 따라 변화했습니다(예를 들어, 20세기 초에는 f/6보다 넓은 개구부가 [8]빠른 것으로 간주되었습니다).일반적인 35mm 필름 형식에서 가장 빠른 렌즈는 f/1.2 또는 f/1.4의 개구부를 가지며, f/1.8과 f/2.0에 더 많은 개구부를 가지며, f/1.0은 f/2.8 또는 그 이하에서 사용됩니다. f/1.0은 일부 사용되기는 하지만 이례적입니다."빠른" 렌즈를 비교할 때는 사용되는 이미지 형식을 고려해야 합니다.하프 프레임이나 APS-C와 같은 소형 포맷용으로 설계된 렌즈는 대형 포맷 촬영에 사용되는 렌즈보다 훨씬 작은 이미지 원을 투사해야 합니다.따라서 렌즈에 내장된 광학 소자는 훨씬 더 작고 저렴할 수 있습니다.

예외적인 경우 렌즈는 1.0보다 작은 f-number로 더 넓은 구멍을 가질 수 있습니다. 자세한 목록은 렌즈 속도: 빠른 렌즈를 참조하십시오.예를 들어, 현재의 Leica Nocktilux-M 50mm ASPH와 1960년대 Canon 50mm 레인지파인더 렌즈의 최대 조리개는 f/[9]0.95입니다.Micro Four-Third [10][11][12]System용 Cosina Voigtlénder 17.5mm f/0.95, 25mm f/0.95 및 42.5mm f/0.95 수동 초점 렌즈와 같은 저렴한 대안이 최근 몇 년 동안 등장했습니다.오랫동안 f/0.95 fast f-number for full-frame은 50mm 이상의 초점 거리에서 정지했습니다.2021년까지 렌즈 제조업체인 Venus Optics(Laowa)는 Argus 35mm f/0.95 [7]FF를 발표했습니다.초점거리 35mm로 현재 가장 빠른 렌즈이며 f/0.95로 가장 넓은 렌즈입니다.

일부 무비 카메라의 프로용 렌즈는 f/0.75만큼 작은 f-number를 가지고 있습니다.스탠리 큐브릭 감독의 영화 배리 린든은 영화 역사상 가장 빠른 렌즈인 NASA/Zeiss 50mm f/0.[13]7로 촛불로 촬영된 장면들을 가지고 있다.비용 이외에도, 이러한 렌즈는 해당 영역의 깊이가 더 낮기 때문에 적용 범위가 제한적입니다. 즉, 장면은 원하는 효과일 수 있지만, 얕거나, 멀리서 촬영되거나, 초점이 상당히 흐려져야 합니다.

줌 렌즈는 일반적으로 최대 상대 개구부(최소 f-number)가 f/2.8 ~ f/6.3 범위입니다.하이엔드 렌즈는 f/2.8이나 f/4와 같은 일정한 조리개를 가지고 있는데, 이는 상대 조리개가 줌 범위 전체에서 동일하게 유지된다는 것을 의미합니다.보다 일반적인 소비자 줌은 초점 거리에 비례하는 최대 상대 조리개를 긴 초점 거리에서 유지하는 것이 더 어렵고 더 비싸기 때문에 가변 최대 상대 조리개를 가집니다. f/3.5 ~ f/5.6은 소비자 줌 렌즈의 공통 가변 조리개 범위의 예입니다.

반대로, 최소 개구부는 초점 거리에 의존하지 않고 – 렌즈 디자인이 아닌 얼마나 좁은 개구부에 의해 제한되며, 대신 실용성에 기초하여 선택됩니다: 매우 작은 개구부는 회절 때문에 낮은 선명도를 가지며, 반면 추가된 장 깊이는 일반적으로 유용하지 않으며, 따라서 일반적으로 경미한 정도가 있습니다.le 그러한 구멍을 사용하는 것이 유익하다.따라서 DSLR 렌즈는 일반적으로 f/16, f/22 또는 f/32의 최소 조리개를 가지며, 그룹 f/64의 이름에 나타나듯이 큰 포맷은 f/64까지 내려갈 수 있습니다.그러나, 매크로 사진에서는 필드의 깊이가 중요한 관심사이며, 거기서 더 작은 개구부를 볼 수 있다.예를 들어 Canon MP-E 65mm는 유효 개구부(배율 때문에)가 f/96만큼 작을 수 있습니다.렌즈베이비 크리에이티브 렌즈용 핀홀 옵티컬은 조리개가 f/[14]177에 불과합니다.

  • f/32 – small aperture and slow shutter

    f/32 – 작은 구멍과 느린 셔터

  • f/5.6 – large aperture and fast shutter

    f/5.6 – 큰 개구부와 고속 셔터

  • f/22 – small aperture and slower shutter (Exposure time: 1/80)

    f/22 – 작은 구멍과 느린 셔터 (노출시간: 1/80)

  • f/3.5 – large aperture and faster shutter (Exposure time: 1/2500)

    f/3.5 – 큰 개구부와 고속 셔터 (노출시간: 1/2500)

  • Changing a camera's aperture value in half-stops, beginning with f/256 and ending with f/1

    카메라의 조리개 값을 f/256에서 f/1로 끝나는 하프스톱으로 변경

  • Changing a camera's aperture diameter from zero to infinity

    카메라의 조리개 직경을 0에서 무한대로 변경

개구부 영역

렌즈가 포착하는 빛의 양은 조리개 면적에 비례하며, 다음과 같습니다.

여기서 두 등가 형태는 초점 거리 f와 조리개 직경 D로 f-number N = f/D를 통해 관련된다.

초점 거리가 동일한 두 렌즈를 비교할 때 초점 거리 값은 필요하지 않습니다. 대신 1의 값을 사용할 수 있으며 다른 요인도 떨어뜨려 f-번호 N의 역제곱에 대한 면적 비율을 남길 수 있습니다.

포맷 사이즈와 초점 거리가 다른 2대의 카메라가 같은 화각과 조리개 영역이 같으면 장면에서 같은 양의 빛을 모읍니다.그러나 이 경우 상대적인 초점 평면 조도는 f-번호 N에만 의존하므로 더 큰 형식, 더 긴 초점 거리, 더 높은 f-번호로 카메라에서는 덜하다.이것은 두 렌즈의 투과율이 동일하다고 가정합니다.

조리개 제어

Canon 50mm f/1.8 II 렌즈의 조리개 메커니즘 (5개의 블레이드 포함)

1933년 Torkel Korling이 Graflex 대형 리플렉스 카메라를 [15]발명하고 특허를 얻었지만, 35mm 단렌즈 리플렉스 카메라의 모든 것이 이 기능을 가진 것은 아니었다.작은 구멍으로 인해 뷰파인더가 어두워져 보기,[16] 집중력 및 구도가 어려워졌습니다.Korling의 디자인은 정확한 초점을 위해 전체 입구를 볼 수 있도록 했고, 셔터가 발사될 때 미리 선택된 조리개 개구부를 닫으면서 동시에 플래시 유닛의 발사를 동기화했습니다.1956년부터 SLR 카메라 제조업체는 별도로 자동 조리개 제어 장치(미란다 T '압력 자동 다이어프램' 및 Exakta Varex IIa 및 Praktica FX2의 기타 솔루션)를 개발하여 렌즈의 최대 조리개까지 볼 수 있게 하고, 노출 순간 렌즈가 작동 조리개까지 내려가도록 한 후 렌즈를 최대 조리개로 되돌렸습니다.그 후 m 조리개구.[17]내부("렌즈 통과" 또는 "TTL") 미터기가 장착된 최초의 SLR 카메라(예: Pentax Spotmatic)에서는 미터 판독 시 렌즈를 작동 구멍까지 정지시켜야 했습니다.후속 모델들은 곧 렌즈와 카메라 본체 사이에 기계적 결합을 통합하여 렌즈 구도와 [17]초점을 위해 최대 조리개를 유지하면서 카메라의 작동 조리개를 표시했습니다. 이 기능은 개방 조리개 측정으로 알려졌습니다.

몇 개의 긴 텔레포토, 벨로우즈에 장착된 렌즈, 투시 제어 및 틸트/시프트 렌즈를 포함한 일부 렌즈의 경우 기계적 연동이 [17]실용적이지 않았고 자동 조리개 제어가 제공되지 않았습니다.그러한 많은 렌즈들은 "프리셋"[17][18] 조리개라고 알려진 기능을 포함하고 있는데, 이것은 렌즈를 조리개 작동으로 설정하고 조리개 조절기를 보지 않고도 조리개 작동과 전체 조리개 사이를 빠르게 전환할 수 있게 해준다.일반적인 조작은 대략적인 구성을 확립하고, 미터링을 위해 작동 조리개를 설정하고, 포커스와 구성의 최종 점검을 위해 전체 조리개로 돌아가며, 마지막으로 노출 직전에 작동 조리개로 돌아가는 것입니다.정지된 미터링보다 조금 쉽지만 자동 운전보다는 조작이 덜 편리합니다.사전 설정된 조리개 컨트롤은 여러 가지 형태를 취했습니다. 가장 일반적인 것은 기본적으로 두 개의 렌즈 조리개 링을 사용하는 것으로, 한 링은 조리개를 설정하고 다른 링은 작동 조리개로 전환할 때 한계 정지 역할을 합니다.이러한 유형의 조리개 컨트롤이 사전 설정된 렌즈의 예로는 니콘 PC Nikkor 28mm f/3.5와 SMC Pentax Shift 6×7 75mm f/4.5가 있습니다.니콘 PC Micro-Nikkor 85mm f/2.8D 렌즈에는 기계식 푸시 버튼이 포함되어 있어 누르면 작동 개구부가 설정되고 한 번 더 누르면 전체 개구부가 복원됩니다.

1987년에 [19]도입된 Canon EF 렌즈는 전자 다이아프램을 [20]갖추고 있어 카메라와 렌즈 사이에 기계적인 연동이 필요 없고 Canon TS-E 틸트/시프트 렌즈로 자동 조리개를 제어할 수 있습니다.2008년에 도입된 니콘 PC-E 투시 제어 [21]렌즈에는, 2013년에 E타입의 범위까지 확대된 기능인 전자 [22]다이아프램도 있습니다.

최적의 개구부

최적의 조리개는 광학(씬의 깊이 대 회절)과 렌즈의 성능에 따라 달라집니다.

광학적으로 렌즈가 정지하면, DEF(Depth of Field) 한계에서의 디포커스 흐림은 감소하지만, 회절 흐림은 증가합니다.이 두 가지 상반되는 요소의 존재는 결합된 블러 스팟이 최소화되는 시점을 의미합니다(Gibson 1975, 64). 그 시점에서,f- 숫자는 주어진 필드의[23] 깊이에 대해 이미지 선명도에 최적입니다. - 조리개가 넓을수록(f-number가 작을수록) 더 많은 포커스가 발생하고 조리개가 좁을수록(f-number가 작을수록) 더 많은 회절이 발생합니다.

성능의 문제로서 렌즈는 완전히 열었을 때 최적의 성능을 발휘하지 못하는 경우가 많기 때문에, 일반적으로 일부 정지했을 때 선명도가 향상됩니다.이것은 임계 초점 평면의 선명도이며, 시야 깊이의 문제는 제쳐두고 있습니다.어느 지점을 넘어서면 정지해도 더 이상 선명도가 없어지고 회절도도 커지기 시작한다.따라서 렌즈에 따라 일반적으로 f/4 ~ f/8 범위의 스위트 스팟이 존재하며, 선명도가 최적입니다. 단, 일부 렌즈는 활짝 열었을 때 최적의 성능을 발휘하도록 설계되어 있습니다.이것이 얼마나 중요한지는 렌즈마다 다르며, 실제적인 영향이 어느 정도인지에 대해서는 의견이 다르다.

최적의 조리개를 기계적으로 결정할 수 있지만, 어느 정도의 선명도가 필요한지는 이미지의 사용 방법에 따라 달라집니다.최종 이미지를 통상적인 조건(예를 들어, 10°에서 본 8°×10° 이미지)에서 보는 경우, 다음과 같이 판단하면 충분할 수 있습니다.f- 필요한 최소 선명도 기준을 사용하여 수치화하고, 흐릿한 점의 크기를 더 줄여도 실질적인 이점이 없을 수 있습니다.그러나 최종 이미지가 정상 거리에서 보는 매우 큰 최종 이미지 또는 정상 크기로 확대된 이미지의 일부와 같이 보다 까다로운 조건에서 볼 경우(Hansma 1996) 이는 사실이 아닐 수 있습니다.Hansma는 또한 사진을 찍을 때 최종 이미지 크기를 알 수 없을 수 있으며, 실행 가능한 최대 선명도를 얻으면 나중에 큰 최종 이미지를 만들 수 있습니다. 임계 선명도도도 참조.

등가 조리개 범위

다음 항목도 참조하십시오.이미지 센서 형식

디지털 사진에서는 35mm에 상당하는 조리개 범위가 실제 f-숫자보다 더 중요한 것으로 간주되기도 한다.등가 조리개는 35mm 등가 초점 거리를 가진 렌즈에서 같은 크기의 절대 조리개 직경의 f-번호에 대응하도록 조정된 f-번호입니다.등가 f-number가 작을수록 피사체의 총광량이 많아져 화질이 향상될 뿐만 아니라 피사체의 깊이도 저하될 것으로 예상됩니다.예를 들어 Sony Cyber-shot DSC-RX10은 줌 범위를 따라 최대 조리개수가 일정한 1인치~200mm의 센서를 사용합니다.f/2.8의 조리개수 범위는 f/7.6으로,[24] 센서가 작은 다른 f/2.8 카메라보다 낮은 수치입니다.

스캔 또는 샘플링 중

스캔 조리개 및 샘플링 조리개라는 용어는 드럼 스캐너, 이미지 센서 또는 텔레비전 픽업 장치 등에서 이미지를 샘플링하거나 스캔할 때 사용되는 개구부를 가리킬 때 자주 사용됩니다.샘플링 조리개는 문자 그대로의 광학 조리개, 즉 공간의 작은 개구부일 수도 있고 신호 파형을 샘플링하기 위한 시간 영역 조리개일 수도 있습니다.

예를 들어 필름 입자는 0.048mm 샘플링 구멍을 통해 볼 수 있는 필름 밀도 변동을 측정하여 입자성으로 정량됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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