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핀홀 카메라 (Pinhole Camera)

역사적으로 가장 먼저 만들어진 핀홀 카메라는 빛이 들어가지 않는 상자의 한쪽면에 작은 구멍(핀홀)을 만들고 다른 쪽면에 감광 재료(필름)를 배치시키는 구조로 다음 그림과 같은 구조를 갖고 있다. 비록 사진으로 충분히 만족할만한 선명도를 가지는 인화물을 얻을 수는 없지만 구멍을 막아 노출 시간을 조절할 수 있는 간단한 장치(셔터)와 필름에 기록될 부분을 정할 수 있는 장치(뷰파인더)만 구성한다면 원리적으로 실제 카메라와 동일한 구조가 된다.

핀홀 카메라
피사체의 각 부분은 필름에 도달할 때 핀홀에 의해서 작은 부분에만 도달하게 되는데 이 부분을 이미지 써클(image circle)이라고 하며, 이 이미지 써클이 중복되어 전체 상이 필름에 기록된다. 핀홀 카메라는 초점을 맞추는 것이 아니므로 선명한 화질은 얻을 수 없다.

핀홀의 구멍 크기를 작게하면 어느정도 화질을 선명하게 만들 수 있지만, 어느 정도 이상은 선명해지지 않으며 구멍이 아주 작아질때는 회절(diffraction)에 의해서 오히려 아래 사진과 같이 흐릿해진다.

핀홀의 직경이 0.4mm 일 때의 사진으로 전경과 배경의 선명도는 동일한 핀홀 카메라의 특징을 볼 수 있다. 직경이 0.25mm 일 때는 회절에 의해서 선명도가 떨어진다.

핀홀 카메라를 사용하는데 있어 가장 문제가 되는 것은 상의 밝기가 아주 낮다는 것이다. 핀홀의 위치가 필름에서 25.6mm 떨어져 있고 그 직경이 0.04mm일 때 동일한 조리개값은 f/640이 된다. 이 값은 f/16보다 무려 1,500배가 어두운 값이 된다. 또한 핀홀은 초점을 맞추는 것이 아니므로 핀홀의 위치가 이미지의 선명도에 결정적인 역할을 하지는 않으며 필름에 맺히는 상의 크기를 결정하고 전경과 배경의 선명도는 균일하게 되는 심도가 깊어지는 현상이 나타나게 된다. 핀홀의 위치가 필름과 가까우면 이미지는 밝아지고 화각은 커지며, 핀홀의 위치가 필름과 멀어지면 이미지는 어두워지고 화각이 좁아져서 망원렌즈의 효과를 가져온다.

핀홀과 필름의 거리가 15.2mm일 때의 이미지 15mm 렌즈를 이용할 때의 이미지로 핀홀 카메라의 이미지보다 훨씬 선명해진다. 물론 충분히 빠른 셔터 속도를 확보할 수 있으며 렌즈의 조리개 위치와 핀홀의 위치를 동일하게 유지한다면 두 상은 동일한 원근감과 화각을 가진다.

핀홀 카메라는 특유의 이미지를 창출할 수 있으므로 몇가지 사항을 고려하면 만족할만한 결과를 얻을 수 있다. 최적의 결과를 얻기위해서는 되도록 핀홀의 구멍을 아주 얇은 금속판에 부드러운 원 모양으로 가공해야 한다. 0.4mm 두께의 판을 이용해도 이미지에는 비네팅(vignetting)이 발생할 수 있다. 이상적인 재료로는 박막의 금을 사용하는 것이 좋으나 대용품으로 가정에서 사용하는 알루미늄 포일을 사용하여 부드러운 모양의 원으로 천공하면 핀홀 카메라 특유의 이미지를 만들 수 있다.

금으로 만든 막박의 핀홀

핀홀을 렌즈로 대체하면 두가지 문제를 동시에 해결할 수 있다. 펜즈의 구경은 핀홀보다 크기 때문에 이미지는 훨씬 밝아지고 충분한 셔터 속도를 확보할 수 있다. 또한 이미지의 초점을 정확히 맞출 수 있으므로 훨씬 선명한 이미지를 얻을 수 있다. 아래 그림은 하나의 렌즈를 사용한 카메라의 예를 보여준다.

단일 렌즈를 사용하는 카메라 바디

하나의 렌즈를 사용할 때는 수차에 의해서 화질의 저하가 생기지만 핀홀 카메라에 의한 이미지보다는 훨씬 선명해진다. 위 그림에 있는 렌즈, 다이아프램(조리개), 셔터, 초점조절용 슬라이드, 필름, 뷰파인더는 모든 카메라에 포함되게 된다. 핀홀 카메라의 경우 노출 시간은 검정 테이프 등으로 조절할 수 있지만 렌즈를 사용할 경우 보다 빠른 속도로 동작을 요하기 때문에 스프링과 레버를 이용한 보다 복잡한 셔터가 필요해지며 아주 고속의 노출 시간을 확보할 수 있게 된다. 그림에서 렌즈의 유효 구경을 조절하게 해주는 다이아프램은 제품화된 카메라의 조리개 역할을 하여 그밖에 다른 장치들도 아주 세밀하게 조정되어 실제 카메라에 적용되고 있다. 최신의 카메라를 접하기 전에 이러한 장치들의 기본 개념을 이해한다면 앞으로 많은 도움이 될 수 있을 것이다.

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