예를 들면 다음의 항목에 주목해주길 바란다.
1.형석렌즈
2.적층형 회절광학소자 렌즈(DO)
3.대구경 연삭 비구면렌즈
4.특수 렌즈 코팅( SWC/ASC)
5.광학식 손떨림 보정(IS)
6.AF용 액추에이터(USM/STM)

EF렌즈에 채용된 세계 최초 기술과 다른 회사보다 뛰어난 렌즈 기술은 이렇게나 많다. 따라서 고성능렌즈를 목표로 할 때에는 언제든지 이와 같은 기술을 사용할 수 있고, 복수의 기술을 조합해서 더 높은 성능의 렌즈를 완성할 수도 있다.

예를들면 최근 리뉴얼된 [EF 400mm F4 DO IS II USM]에는 1. 형석렌즈를 제외한 2~6까지의 렌즈 광학기술 모두가 탑재되어 있다. 게다가 상기 리스트 이외에 방진?방적기능도 적용됐으며 렌즈표면의 오염을 방지하기 위해 불소코팅도 입혔다.

이번에 언급한 1~6까지의 렌즈 기술에 대해서 캐논 렌즈설계자와 기획담당자에게 인터뷰를 요청해 이야기를 들어보았다. 광학설계담당인 니시무라 타케시씨, 메카설계담당 사토 시게키 씨 그리고 기획담당 나카무라 유타카 씨이다. 이하는 그 인터뷰 취재를 바탕으로 정리했다.

형석렌즈는 캐논 EF렌즈의 뛰어난 성능을 표현하는 "대명사"로 되어있다. 약 45년 전인 1969년에 [FL-F300mm F5.6]에 캐논의 교환렌즈중 최초로 형석(인공형석)을 사용했다.

현재는 인공형석을 사용한 렌즈를 타사에서도 만들고 있지만 대형 인공형석렌즈를 안정적으로 생산해 그것을 교환렌즈에 채용한 것은 캐논이 처음이다. 현재 EF렌즈에 사용하고 있는 인공형석의 제조는 캐논오프토론사(캐논 100% 자회사)가 하고 있다.

형석은 색수차를 큰폭으로 줄이는 역할을 한다. 단 1장이라도 통상적인 특수저분산유리렌즈(캐논에서는 UD렌즈)를 몇장 사용하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 단 단결정인공형석은 만드는 법도 어려운데다 부드럽고 깨지기 쉽기때문에 가공(연마) 난이도도 매우 높다.

안정된 동시에 정밀도가 높은 연마 마무리를 하기 위해서는 뛰어난 가공기술도 필요하다. 형성과 비슷한 성질을 가진 특수초저분산유리 (캐논에서는 슈퍼 UD)도 있지만 그것과 비교했을 때 더 가벼우며 투과율이 높고 기능의 안정성도 형석이 낫다.

EF렌즈 이외에도 교환렌즈에 형석을 사용하고 있는 것은 니콘이지만 처음 채용한것은 불과 몇 년 전부터로 [AF-S NIKKOR 800mm F5.6E FL ED VR]과 같은 극히 일부 초망원렌즈에 한정되고 있다.

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이 [FL-F300mm F5.6]은 캐논 최초의 형석을 사용한 교환렌즈. 6군 7매구성으로 그 중에서 형석이 2장 사용되었다. 렌즈명의 [F]는 Fluorite (형석)의 약자다.

적층형회절광학소자는 [DO(Diffractive Optics) 렌즈]라고 불리고 형석과 나란히 캐논이 제일먼저 교환렌즈에 채용한 특수렌즈다. 2001년 12월 발매 [EF 400mm F4 DO IS USM]이 이를 적용한 최초의 렌즈이다.

특수소재 표면에 미세한 간격으로 동심원상에 톱니형 도랑 (회절격자)을 만든다. 그 소재를 유리렌즈에 맞붙여 하나의 DO렌즈로 완성한다. 회절격자부에서 회절현상을 발생시켜 빛의 분산특성을 역전(마이너스 분산)한다. 게다가 DO렌즈와 통상의 굴절계렌즈를 결합해서 색수차를 효과적으로 보정하는것이다.

DO렌즈는 1장으로 특수초저분산렌즈와 비구면렌즈의 효과를 동시에 발휘할수 있는 “꿈”같은 렌즈이다. 단 제조비용이 비싼것과 한정된 조건에서 약간의 점광원플레어가 나오는 것이 단점이다. 그러나 앞으로 기술혁신을 많이 기대할 수 있는 렌즈인 것에는 변함이 없다.

덧붙여 DO렌즈와 같은 회절격자를 이용한 렌즈는 니콘의 [위상프레넬렌즈(PL)], 올림푸스의 [회절광학렌즈(DL)], 등 있지만 아직 계발단계로 교환렌즈에는 채용되지 않았다.

캐논은 DO렌즈의 결점을 보완하기 위해 2적층형부터 3적층형, 그리고 밀착 2층형으로 제작 하는 등 개량을 거듭해 몇 걸음 앞서고 있는 인상이다. 현재 DO렌즈는 3적층형이 [EF70-300mm F4.5-5.6 DO IS USM]에, 밀착2층형이 [EF 400mm F4 DO IS II USM]에 사용되고 있다.

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최신식 밀착 2층형 DO렌즈를 채용한 [EF400mm F4 DO IS II USM]에는 새로운 타입의 DO렌즈뿐만 아니라 대구경 연삭비구면렌즈, 특수저분산유리를 사용한 UD렌즈, 캐논이 자랑하는 특수코팅 SWC등도 사용되었다. 방진, 방적 사양이며 손떨림보정(IS)도 구형 EF400mm DO렌즈보다 비약적으로 성능을 높여 CIPA기준 4스톱 보정효과가 있다. 약 80종류라고 말할 수 있는 EF렌즈 중에서 기술적으로 현재 매우 주목하고 있는 좋은 렌즈일 것이다.

확대보기 2 적층형

확대보기 3 적층형

확대보기 밀착 2 층형

왼쪽부터 제 1세대 2적층형, 제 2세대 3적층형, 그리고 오른쪽이 최신 제 3세대인 밀착2층형 DO렌즈다. DO렌즈의 구조는 왼쪽의 제1세대 2적층형을 예로 든다면 왼쪽끝이 유리렌즈, 거기에 밀착된 것이 특수소재를 사용한 회절격자, 공기층을 사이에 두고 회절격자에 밀착시킨 유리렌즈로 되어 있다. 오른쪽 끝 제3세대 밀착 2층형은 회절격자부를 2층 밀착구조로 해서 공기층을 없애고 프레어 발생을 극도로 낮추고 있다.

비구면렌즈의 종류에는 유리렌즈를 부드럽게 해서 비구면금형으로 압축해서 완성하는 유리몰드형, 플라스틱소재를 같은 방식으로 금형압축해서 완성하는 플라스틱몰드형, 플라스틱소재를 비구면으로 유리표면에 얇게 성형하는 하이브리드형(복합형), 그리고 유리표면을 비구면형상으로 깎아서 완성하는 연삭(절삭)형 비구면이 있다. 캐논은 연삭비구면을 고집하고 있고 지금도 많은 EF렌즈에 채용하고 있다.

일반적으로 연삭비구면렌즈의 이점은 대구경 비구면화와 유리소재를 자유롭게 선택할 수 있는 것이다. 유리몰드형은 유리소재가 한정되는 데다가 대형비구면렌즈를 만드는것도 어렵다. 연삭식이라면 이것이 가능하다.

단, 정밀도가 좋은 연삭비구면렌즈를 만들기 위해서는 가공시간이 많이 걸리고 많은 비용이 드는 등 어려운 점이 있다. 예전에는 연삭비구면렌즈에서 [연삭흔]이라 불리는 깎은 흔적이 소용돌이치는 형상으로 나올 때도 있었지만 캐논에서는 기술개량이 진행되어 그런 현상이 거의 눈에 띄지 않게 되었다.

연삭비구면렌즈는 캐논 이외에도 교환렌즈에 사용하고 있는 메이커도 있다. 그러나 캐논처럼 오랜 시간 많은 종류의 렌즈에 사용하고 있는 메이커는 없다. 연삭비구면렌즈는 단초점렌즈에서는 [EF35mm F1.4L USM]이나 [EF85mmF1.2L II USM], 줌렌즈에서는 [EF24-70mm F2.8L II USM]등에 사용되고 있다.

나노테크놀로지를 응용한 특수렌즈코팅이 최근 주목을 모으고 있다. 나노레벨의 극히 작은 특수소재를 렌즈 표면에 입히는 기술로 렌즈표면에서 빛의 반사를 대폭 감소시키고 결과적으로 프레어나 고스트 발생을 억제하는 효과가 있다.

이런 기술을 재빨리 교환렌즈에 채용한 것이 니콘의 [나노크리스탈코트]이다. 이것보다 조금 늦게 캐논이 EF렌즈에 채용한 것이 [SWC (Subwavelength Structure Coating)]이다. 발매된 [EF100-400mm F4.5-5.6L IS II USM]에는 새로운 타입의 특수코팅인 [ASC (Air Sphere Coating)]도 채용되었다.

SWC는 서브 파장구조 코팅으로 산화알루미늄을 가시광선보다 작은 “쐐기형상” 구조로 나열하고 있다. 따라서 렌즈면에서 입사광이 연속적으로 굴절해 거의 반사없이 렌즈에 입사해 투과한다.

“모든 방향(각도)”으로부터 들어오는 빛의 반사를 격감시키는 것도 특징이다. 처음에는 일부 초광각계렌즈에 채용되었지만 최근에는 기술적인 개량을 통해 500mm나 600mm 초망원렌즈에도 SWC가 채용되고있다.

ASC는 극히 작은 공기방울을 코팅안에 규칙적으로 빈틈없이 깔아 초저굴절율 성질을 지닌 얇은 막으로 만들어 반사방지효과를 향상시킨다. 결과적으로 플레어와 고스트 현상이 대폭 줄어든다.

ASC 특징은 수직방향에 가까운 입사광에 대해 높은 반사저감효과가 있는 것이다. 게다가 SWC에 비교해 얼마 안되긴 하지만 코팅강도가 높은것도 ASC의 특징이다. 그렇다고 하더라도 SWC와 ASC는 일반 코팅에 비교해 강도 면에서 단점이 있다.

이것은 타사를 포함해 대다수 나노레벨 특수코팅에서 공통적으로 나타나는 현상이다. 앞으로 코팅막의 강도를 올리는 것과 저비용화에 노력을 해야할 것이다.

SWC는 매우 우수한 코팅이지만 막면에 조금 닿는 것만으로 구조가 망가진다. 코팅 면도 꽤 한정될 뿐만 아니라 렌즈 조립공정에서 취급이 어렵고 제조비용이 높아지는 “단점”도 있다.

이런 과제를 극복한다면 (ASC에는 그 가능성이 있다고 말할수 있다) EF렌즈의 성능은 더욱더 상향될 것이다.

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하나 더 주목할 EF렌즈는 [EF100-400mm F4.5-5.6L IS II USM] 이다. 특수 초저분산유리인 대형 슈퍼 UD렌즈, 형석렌즈, 그리고 새롭게 개발한 특수 코팅 ASC 사용, 손떨림 보정(IS) 효과도 CIPA 기준 셔터 환산 4스톱. 게다가 방진 방적사양으로 되어있다.

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왼쪽은 [EF100-400mm F4.5-5.6L IS II USM]에 처음으로 채용된 신개발 ASC(Air Sphere Coating)의 이미지다. 공기방울을 내포한 극도로 얇은 특수구조막을 렌즈 전면에 빈틈없이 까는 것으로 표면반사를 억제하고 있다. 오른쪽은, SWC(Subwavelength Structure Coating)의 이미지 그림. 재료에 산화알루미늄을 사용해 쐐기형태의 구조물을 렌즈표면에 무수하게 나열하는 것으로 경계면을 없애고 빛의 표면반사를 대폭 감소시키고 있다. ASC보다 경사방향의 빛에 대해 반사율이 높은 이점이 있지만 손가락이 닿기만해도 망가지는 것이 단점.

링타입 초음파모터(USM)을 AF구동 액츄에이터로써 실용화해 교환렌즈에 내장한 것도 EF렌즈가 세계최초다. 1987년 [EF300mm F2.8L USM]이 그 첫 모델이다. USM은 초음파진동으로 회전운동을 일으키는 모터다.

속도가 빠르고 동작음이 조용하며 구조가 심플하다. 기동과 정지 응답성이 좋고 링형상이기 때문에 원형 렌즈에 짜 넣기 쉽고, 모터를 구동부 가까이 설치할 수 있는 등 많은 특징이 있다. 링타입 USM을 응용발전시켜 소형 마이크로 USM도 만들고 있다.

게다가, 동영상에 적응할 수 있도록 정숙성 높은 소형 스태핑모터(STM)를 AF 구동용 액츄에이터로 탑재한 기종도 늘고 있다. 이렇게 현재 EF렌즈는 렌즈 각각의 특성에 맞춰 최적의 액츄에이터를 적절하게 가려 사용하고 있다.

SLR 카메라 시스템에서 교환렌즈내에 손떨림 보정기구 [IS=Image Stabilizer]를 포함시킨 것도 캐논이 처음이다. 1995년 [EF75-300mm F4-5.6 IS USM]이 제 1호렌즈.

손떨림보정기구를 교환렌즈 안에 포함시키는 것이 지금처럼 중요하게 여기지 않았던 시대에 재빨리 채용한 캐논의 “선진성”이 감탄스럽다. 그 후 손떨림보정단수를 향상시키거나, 패닝촬영(움직이는 피사체에 맞추어 카메라를 이동시키면서 촬영하는 방법)에도 손떨림보정을 적용하는 등 기술개량을 진행하고 있다.

[EF100mm F2.8L 마크로 IS USM]에서는 시프트떨림(평행떨림)보정이 종래의 각도떨림과 동시에 작동되는 하이브리드기능을 세계 최초로 탑재한 것도 크게 주목할만 하다.

이 기사가 지면에 게재될 때에 어쩌면 새로운 렌즈 기술을 담은 EF렌즈가 발표될지도 모른다. 가령 그 예상이 빗나가더라도 멀지 않은 시기에 우리들을 두근거리게 하는 “새로운 EF렌즈”가 계속해서 나올 것이 분명하다.