니코르 – 천일야화 43호

NIKKOR-QC 13.5cm f/4

43번째 이야기에서는 니콘 S 시리즈용으로 설계된 NIKKOR 렌즈에 대해 다시 한번 이야기해 보겠습니다. 오늘 밤 이야기에서는 전후 일본의 모습을 떠올려 보겠습니다. 바로 이 시대가 최초의 NIKKOR 35mm 필름 포맷 렌즈를 탄생시킨 시기입니다. 왜 점령된 일본에 대한 사람들의 관심이 그토록 높은 걸까요? 그리고 이 NIKKOR 렌즈는 어떤 시대에 탄생했을까요?

여기에서는 NIKKOR-QC 13.5cm f/4의 미스터리를 풀고 NIKKOR 제품군의 시작부터 사용된 이 렌즈에 대해 살펴보겠습니다.

하루오 사토

I. 점령된 일본에 대한 매혹

“점령된 일본”이라는 용어는 제2차 세계 대전 직후인 1945년부터 1952년까지 7년간의 일본을 지칭합니다. 당시 일본은 GHQ를 통한 미국 정부의 점령 통치를 받았습니다. 1947년에서 1952년 사이 일본에서 제조되거나 수출되는 제품에는 “점령된 일본산” 또는 “점령된 일본”이라는 도장이 찍혀야 했습니다. 이 시기는 식량조차 부족할 정도로 빈곤했습니다. 그러나 일본인들은 어쩔 수 없이 “점령된 일본” 제품을 통해 외화를 벌어들이고 경제를 지탱해야 했습니다. 이러한 “점령된 일본” 제품 중 일부는 조잡하게 만들어졌거나 단순한 기념품이었습니다. 그러나 이 생산 기간은 5년밖에 되지 않았고, 거의 모든 제품이 미국으로 수출되었기 때문에 “점령된 일본”이라는 표시가 있는 제품은 수집품이 되었고, 이는 카메라에만 국한된 것이 아닙니다. 이 시대는 이러한 제품들이 부가가치를 창출하는 계기가 되었습니다.

“점령된 일본”이라는 낙인이 찍힌 니콘 카메라와 NIKKOR 렌즈도 있습니다. 이 NIKKOR 렌즈들은 전쟁 전 디자인을 개선하고 당시 구할 수 있었던 유리 소재를 사용했습니다. 사실 데이비드 던컨은 NIKKOR 8.5cm 대신 NIKKOR-QC 13.5cm f/4를 구매했습니다. 오시타 씨가 36화에서 언급한 것처럼, 그는 이 렌즈에 반해버렸습니다. 던컨 씨는 프로젝션 테스트에서 이 렌즈가 독일산 렌즈보다 우수하다는 것을 확인한 후 이 렌즈를 구매했다고 합니다. 그는 이 렌즈를 사용하여 수많은 걸작 사진들을 남겼습니다.

II. 개발 역사

NIKKOR-QC 13.5cm f/4의 개발 역사를 살펴보겠습니다. S 및 L 시리즈에 사용할 NIKKOR 렌즈의 광학 설계를 고안한 사람은 무라카미 사부로였습니다. 무라카미 씨는 아시다 연구소 광학 연구실 연구부 소속이었습니다. 그가 사용할 수 있는 도구는 대수표, 주판, 그리고 타이거 계산기와 같은 수동 계산기 정도였습니다. 그는 지성뿐만 아니라 인내심도 필요했던 시대에 수많은 고품질 렌즈를 설계했습니다. 그는 ‘일본의 베르텔레’라고 부를 만큼 뛰어나고 재능 있는 디자이너였습니다.

13.5cm f/4 렌즈의 설계 완성을 기념하여 작성된 보고서는 1946년 가을에 나왔습니다.

그 직후, 이 회사는 당시 캐논 카메라와 닛폰 카메라에서 사용하던 L-마운트가 달린 NIKKOR 렌즈를 출시했습니다.

영어: Nikon S-mount 렌즈가 등장한 것은 1948년 Nikon I이 출시될 때까지 기다려야 했습니다. NIKKOR-QC 13.5cm f/4의 양산은 1946년 10월에 시작되었습니다. 렌즈가 정확히 언제 출시되었는지는 알 수 없지만 1949년 10월에 광고가 게재되었다는 것은 확인되었습니다. 초기 렌즈는 고유한 필터 직경을 특징으로 했지만 이후 48mm 직경으로 업그레이드되었습니다. Murakami 씨는 또한 상대 조리개를 f/3.5로 변경하고 렌즈 배럴을 더 가볍게 만들어 이 렌즈의 디자인을 개선하는 데 중요한 역할을 했습니다. 이 NIKKOR 13.5cm f/3.5는 S 시리즈의 표준 NIKKOR 렌즈로 자리매김했습니다.

III. 이미징 특성 및 렌즈 성능

먼저 렌즈의 단면도를 살펴보겠습니다. 이 렌즈는 전형적인 텔레-소나 렌즈로, 간단하고 논리적인 3군 4매 구조를 자랑합니다. 왼쪽에는 볼록 렌즈, 가운데에는 볼록 렌즈와 오목 렌즈가 접합되어 있으며, 오른쪽에는 볼록 렌즈가 있습니다. 비대칭 조리개로 인해 망원 렌즈로 분류됩니다. 따라서 초점 거리에 비해 전체 길이가 짧습니다. 두꺼운 벽을 가진 이 텔레-소나 렌즈는 특징적으로 길고 얇으며, 작은 전면 렌즈 어셈블리와 작은 필터 직경을 통해 입사광을 광축에 더 가깝게 유지합니다. 기술적으로 말하면, 입사 동공을 물체에 더 가깝게 배치할 수 있습니다. 수차 측면에서는, 렌즈의 비대칭성으로 인해 핀쿠션 왜곡이 발생하기 쉽고 배율 색수차를 보정하는 데 그다지 효과적이지 않습니다. 이 렌즈는 뛰어난 구면 수차 보정 성능을 보이지만, 다양한 색상에 따른 구면 수차의 변화를 제어하는 데 있어 고유한 어려움은 단파장(청색에서 청자색까지)에서 구면 수차를 과도하게 보정하는 경향으로 나타납니다. 이는 렌즈 구조의 단순성 때문입니다. 렌즈가 이러한 유형의 수차를 얼마나 잘 제어할 수 있는지는 설계자의 역량에 달려 있습니다.

NIKKOR-QC 13.5cm f/4로 어떤 종류의 사진을 촬영할 수 있을까요? 렌즈의 수차 특성과 촬영 결과를 바탕으로 이 질문을 생각해 보겠습니다.

먼저 설계 보고서를 읽어 보겠습니다. 수차 보정과 관련하여 이 렌즈의 주요 특징은 구면 수차와 상면 만곡입니다. 이 렌즈는 구면 수차를 보정하여 만족스러운 배경 흐림을 만들어냅니다. 또한, 상면 만곡이 비교적 크기 때문에 렌즈는 시상(S상)과 자오선(M상) 모두 보정합니다. 특히 M상은 크게 보정되지 않아 상당한 비점수차를 발생시킵니다. 또한, S상 표면의 보정 부족은 시상 코마 플레어를 억제하는 데 도움이 됩니다. 이 기술은 상면의 평탄성을 약간 희생하지만, 플레어로 인한 “흐릿한” 상은 피할 수 있습니다.

점광원에 의해 형성되는 상은 스팟 다이어그램으로 표시됩니다. 점상의 초점은 렌즈 중앙에 잘 맞춰져 있어 선명한 상이 형성됨을 나타냅니다.

그러나 상 높이가 증가함에 따라 상면 곡률이 낮아 전방 초점으로 점차 기울어집니다. 플레어는 거의 없지만, 상 주변부로 갈수록 해상도가 약간 떨어집니다. 자오선 코마 플레어가 시상 코마 플레어보다 약간 더 큽니다.

전반적인 이미징 특성 측면에서 렌즈가 생성하는 이미지의 중앙은 선명하고 고해상도인 반면, 필드 곡률로 인한 전면 초점으로 인해 이미지 주변부로 갈수록 해상도가 떨어지는 경향이 있습니다. 점 이미지는 부자연스러운 변형을 겪지 않으므로 렌즈는 영향을 받지 않고 어떤 특이점도 없는 이미지를 생성하는 것처럼 보입니다. 특히, 낮은 필드 곡률은 이미지 배경에 만족스러운 블러(보케) 품질을 생성합니다. 이미지 가장자리로 갈수록 보케가 증가하는 경향과 함께 훌륭하고 단순한 블러 품질을 기대할 수 있습니다. 이 렌즈는 보정하기 어려운 것으로 알려진 왜곡을 보정하는 데도 뛰어나며, 왜곡 수준은 약 0.6%입니다.

다음으로, 이 렌즈의 촬영 결과를 살펴보겠습니다. f/4(최대 조리개)에서 이미지 중앙 부분은 높은 해상도와 비교적 좋은 콘트라스트를 보여줍니다. 중앙에서 외곽으로 갈수록 이미지가 점차 부드러워지고 해상도는 약간 감소하는데, 이는 전면 초점으로 향하는 경향과 일치합니다. 하지만 이 렌즈는 보기 흉한 흐릿함 없이 부드럽고 결함 없는 이미지를 만들어내며, 설계 값에서 제시하는 것보다 훨씬 높은 해상도를 제공합니다. 조리개를 5.6으로 조이면 이미지 중앙 부분의 선명도가 향상되고 이미지에서 선명하게 보이는 영역이 늘어납니다. 이미지 주변부 또한 개선되어 이미지의 고품질 영역에 속할 만큼 선명해집니다. 조리개를 f/8~f/11로 조이면 고해상도 영역이 이미지 주변부까지 확장되어 전체 사진에서 일관되게 높은 화질을 제공합니다. 콘트라스트 수준 또한 적절하여, 극명한 투톤 콘트라스트가 아닌 풍부한 계조의 이미지를 보여줍니다. 렌즈를 f/16으로 조이면 점상의 모양은 균일해지지만, 회절 효과로 인해 전체적인 선명도는 떨어집니다. 가장 선명한 결과를 얻으려면 렌즈를 f/8이나 f/11로 조이는 것이 가장 좋으며, 인물 사진 촬영에는 f/4 조리개 설정이 가장 적합합니다.

몇 가지 예시 사진을 통해 이 렌즈의 이미징 특성을 살펴보겠습니다. 첫 번째 예시는 인물 사진입니다. 머리카락과 속눈썹의 질감에서 알 수 있듯이 해상도와 콘트라스트가 적절하여 자연스러운 그라데이션이 풍부한 이미지를 얻을 수 있습니다. 또한, 배경의 아름다운 보케 효과도 주목할 만합니다. 사진에는 녹아내리는 듯한 흐림 효과가 있는데, 이는 던컨 씨가 이 렌즈를 선호하는 또 다른 이유일 것입니다.

두 번째 예시 사진은 역광 스냅샷입니다. 렌즈 조리개를 조여 촬영한 결과, 사진 가장자리까지 일관된 선명도를 유지하면서도 삐딱한 부분 없이 자연스러운 이미지를 얻을 수 있었습니다. 앞서 언급한 “투톤”의 높은 콘트라스트가 이미지에 나타나지 않는다는 점에 주목할 필요가 있습니다. 맑은 하늘에서 쏟아지는 빛에 의해 역광을 받았음에도 불구하고, 이미지의 어두운 부분까지 잘 재현되었으며 콘트라스트 압축 수준도 적절합니다.

IV. 사본인가, 원본인가?

오늘 밤의 이야기에는 디자이너에 대한 전기가 포함되어 있지 않습니다. 단지 전쟁 전과 전쟁 후를 연결하는 디자인을 가진 35mm 포맷 NIKKOR 렌즈에 대해 설명합니다.

1947년, 일본 광학(현 니콘)에는 광학 설계를 담당하는 두 부서가 있었습니다. 하나는 일반 사진 렌즈를 설계하는 제1 설계부였고, 다른 하나는 제조가 어려운 렌즈, 특히 대구경 렌즈의 설계 연구를 수행하는 아시다 연구소였습니다. 1947년, 무라카미 씨는 아시다 연구소를 떠나 제1 설계부 제4수학과 과장이 되었습니다. 오늘 밤 이야기의 주제인 13.5cm 렌즈는 아마도 무라카미 씨가 아시다 연구소에서 설계한 마지막 렌즈였을 것입니다.

당시의 계산 방법은 노동 집약적이었고 대수표, 셈판, 수동 기계식 계산기 등을 사용해 각 광선에 대한 계산을 수행했습니다.

당시에는 무한한 거리에서 렌즈에 입사하는 랜드 광선(평행 광선)이 두 개의 곡면을 가진 단일 렌즈를 통과하는 시간을 계산하는 데 10분이 걸렸다고 합니다.

당시로서는 매우 빠른 작업이었습니다. 단일 양면 렌즈의 광선 추적 계산에 20분 분량의 계산을 지시하는 것이 일반적이었습니다. 이러한 지시를 받은 부서는 여성만으로 구성된 “수학 걸(math girls)”이라는 별명을 가진 수학 부서였습니다. 이는 공식적인 조직 명칭은 아니었지만, 오늘날의 팀 정신에 더 부합하는 별명이었던 것으로 보입니다. 20명이 넘는 젊은 여성들이 짝을 지어 매일같이 계산을 수행했습니다. 당시 설계자들에게 젊은 여성들에게 둘러싸여 있다는 것은 부러운 작업 환경이었습니다. 하지만 독자는 이 팀들이 정말 여성만으로 구성되었는지 궁금할 것입니다. 사실, 일본 광학에는 “수학 보이(math boy)”도 있었습니다. “수학 걸”과 “수학 보이”는 계산 시간과 정확도 면에서 서로 경쟁했습니다. 그러나 어떤 이유에서인지 여성이 이 작업에 더 능숙하다는 평가를 받았습니다.