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EF 렌즈 기술: 나노 USM으로 사진에 혁신을 불러오다
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EF 렌즈 기술:
나노 USM으로 사진에 혁신을 불러오다
다카하시 료스케
EOS 80D의 렌즈 키트인 EF-S18-135mm f/3.5-5.6 IS USM에서 처음으로 선보인 신 나노 USM은 AF 모터에 관한 기존의 통설을 뒤집는 최첨단 장치입니다. 손가락 끝보다도 작은 초소형의 크기와 빠른 반응 속도를 자랑하는 이 장치는 많은 관심을 불러모은 기술의 집약체입니다. 이번 기사에서는 소형의 크기와 단순화된 구조를 가진 나노 USM의 특성과, 이것이 우리의 촬영 환경에 어떠한 혁신을 불러올 지에 대해 좀 더 자세히 살펴보겠습니다. (작성: 다카하시 료스케)
나노 USM의 특수한 기능
기능 1: USM의 3가지 독자적인 타입 중 하나
USM의 다른 유형 (초음파 모터)과 마찬가지로 나노 USM도 위의 렌즈 그림에서 적색 프레임으로 표시된 위치에 탑재되어 있습니다. 모터의 크기가 작아 렌즈의 디자인에 있어 뛰어난 융통성을 부여하며, 하이 토크는 작은 크기에도 불구하고 빠르면서 조용한 AF 구동을 실현합니다.
AF 동작을 위해 캐논 EF 렌즈에 탑재된 USM(초음파 모터)은 세라믹 압전 소자와, 전압이 가해지면 모양이 변하는 탄성 금속 재질의 바디의 특성을 활용하여 초음파 진동으로부터 에너지원을 얻습니다.
USM의 종류에는 모두 세 가지가 있습니다. 링 USM과 마이크로 USM은 진동으로 발생한 진행 파동을 회전 무브먼트로 전환하고 초점 렌즈를 구동하여 포커싱을 실행합니다. 반면 나노 USM은 이와 다르게 초음파 진동을 회전 무브먼트로 전환하지 않고, 랙 컴포넌트에 연결된 포커스 렌즈에 직선의 움직임을 바로 전달합니다.
링 USM은 대형 회전자와 고정자로 렌즈 소자를 구동하여 대형 토크를 발생시키므로 무거운 렌즈 소자를 이동시키기에 적합합니다. 반면 마이크로 USM은 크기가 작아 융통성이 뛰어납니다. 나노 USM은 앞서 언급한 두 가지 종류의 USM과 비교하여 크기는 작지만 매우 강력한 성능을 갖추고 있습니다. 렌즈의 직경이 작아 가벼운 포커스 렌즈를 구동하기에 적합하며 동영상 촬영 시에도 뛰어난 성능을 발휘합니다. EF 렌즈는 각 목적에 따라 세 가지의 동력원을 채용하여 최고 수준의 성능을 실현합니다.
A: 회전자
B: 플랜지형 스프링
C: 탄성 금속 바디
D: 세라믹 전압 소자
E: 고정자
링 USM의 구조는 매우 간단합니다. 탄성 금속 재질인 고정자와 회전하는 본체인 회전자로 구성되어 있습니다. 초음파 진동은 고정자에 의해 발생하여 회전자를 연속으로 회전시킵니다.
대구경 및 초망원 렌즈에 폭넓게 채용되는 링 USM
링 USM은 톱니 고정자(탄성 금속 바디 + 세라믹 압전 소자)에 의해 발생한 진행 파동을 이용하여 포커스 렌즈를 직접 구동, 회전자를 계속 회전시킵니다. 저속의 회전에서 얻을 수 있는 하이 토크의 특성을 활용하므로 링 USM은 대구경 렌즈나 초망원 렌즈와 같은 무거운 포커스 렌즈가 있는 렌즈에 폭넓게 채용되고 있습니다.
프라임 렌즈 및 기타 렌즈에 사용되는 마이크로 USM (좌)과 마이크로 USM II (우)
초음파 진동을 활용하는 링 USM의 원리와 유사하게, 유닛 내에서 발생하는 롤 무브먼트는 회전 무브먼트로 전환되어 기어 유닛을 통해 렌즈 소자를 구동합니다. 크기가 작아 프라임 렌즈와 같은 소형 렌즈에 주로 채용됩니다. 마이크로 USM II는 마이크로 USM의 소형화된 버전입니다.
최신 USM인 나노 USM
컴퓨터 칩의 외형과 유사한 나노 USM은 가이드 바에 의해 지지되는 포커스 렌즈를 세라믹 압전 소자와 함께 앞뒤 방향으로 직접 이동시킵니다. 초음파 진동을 회전식 움직임으로 전환할 필요가 없기 때문에 링 USM의 메커니즘과 같이 복잡한 기계 장치를 사용하지 않습니다. 나노 USM은 2016년 6월 EF-S18-135mm f/3.5-5.6 IS USM에 탑재되었습니다.
기능 2: 고정밀, 세세한 작동에 적합한 나노 USM 의 포커싱 메커니즘
나노 USM의 가장 뛰어난 기능 중 하나는 초음파 진동을 회전 무브먼트로 전환하지 않고 곧바로 직선의 움직임으로 활용한다는 것입니다. 이러한 특성은 시작과 정지의 반응성을 더욱 강화시켜 매끄러운 AF 동작을 가능하게 합니다.
나노 USM의 기계적인 특성 중 한 가지는 포커스 렌즈가 가이드 바에 의해 보조된다는 것입니다. 이는 EF-S18-135mm f/3.5-5.6 IS STM과 같은 렌즈에 채용된 리드 나사 타입의 STM (스테핑 모터)과 비슷합니다. 이러한 메커니즘을 채택하면 캠이 필요 없기 때문에 소형의 크기를 실현할 수 있다는 이점이 있습니다. 초점 렌즈 구동 중에는 가이드 바 지원 메커니즘의 작동이 최소화되기 때문에 고정밀의 세세한 구동에 적합합니다.
A: 가이드 바
B: 스테핑 모터
C: 포커스 렌즈
D: 리드 타입 나사
E: 랙 컴포넌트
STM은 펄스 신호를 사용하여 기능하는 모터로, 세밀한 움직임을 전달하는데 뛰어난 성능을 발휘합니다. 포커싱 중 발생하는 작동음이 거의 없어 거의 매 순간 포커싱 메커니즘을 조작해야 하는 동영상 촬영 시에 매우 적합한 구동 장치입니다.
나노 USM은 AF 구동 시 작동음이 거의 발생하지 않아 조용한 조작이 가능하기 때문에 다양한 유형의 촬영에 유용합니다. 또한 기어를 사용할 필요 없이 전원을 드라이브 유닛에 바로 연결하므로 빠르고 반응성이 높은 AF 촬영을 할 수 있다는 장점이 있습니다. 이렇듯 효율적으로 초점 렌즈를 구동할 수 있는 나노 USM은 슈퍼 줌 렌즈와 초망원 렌즈와 같이 거리가 더 긴 포커스 렌즈 그룹에 적합한 모터입니다. 또한 가벼운 포커스 렌즈 그룹의 이너 포커싱 및 리어 포커싱 시스템과도 잘 맞는 구동 장치입니다.
> 이너 포커싱 및 리어 포커싱 시스템에 대한 더 자세한 내용은 아래 링크를 클릭하십시오
실제 이미지에서 나타나는 나노 USM 의 강력함
조용한 포커싱 메커니즘은 정숙이 요구되는 장면에 적합
EOS 80D/ EF-S18-135mm f/3.5-5.6 IS USM/ FL: 76mm (122mm 상당)/ 조리개 우선 AE (f/8, 1/400초, EV±0)/ ISO 400/ WB: 태양광
작은 소리에도 민감하게 반응하는 동물들을 상대로 한 야생 사진 촬영에서는 (특히 동물과 매우 가까운 거리에서 촬영할 때) 나노 USM의 조용한 포커싱 메커니즘이 매우 유용합니다. 카메라의 표시음을 해제하면 조용히 초점을 맞춰 자연스러운 동물의 사진을 촬영할 수 있습니다.
고속의 AF가 찰나의 표정을 포착
EOS 80D/ EF-S18-135mm f/3.5-5.6 IS USM/ FL: 112mm (35mm 포맷, 179mm 상당)/ 인물 사진 (f/5.6, 1/160초, EV±0)/ ISO 800/ WB: 자동
포커싱 시간이 짧을수록 촬영의 흐름이 향상되어 피사체의 자연스러운 표정을 더욱 쉽게 담아낼 수 있습니다. 나노 USM은 특히 움직임이 있는 피사체를 촬영할 때 편리합니다. 또한 피사체의 얼굴 표정의 미묘한 변화도 효과적으로 포착할 수 있습니다.
AF 촬영을 한 단계 더 진화시킨 나노 USM
새롭게 개발된 나노 USM의 잠재력은 여전히 무궁무진합니다. 마이크로 USM의 경우, 구동 장치로서의 장점 중 하나는 크기가 작아 렌즈의 크기를 소형화하고 무게를 줄일 수 있다는 점에 있습니다. 또한 나노 USM은 위상차 감지 AF를 활용할 수 있는 듀얼 픽셀 CMOS AF에 대응합니다. 뷰파인더 촬영 시의 AF 스피드와 견줄 수 있는 라이브 뷰 기능 사용 시의 AF 스피드는 라이브 뷰 촬영 기능의 활용 범위를 새로운 장르로 더욱 확대시켰습니다. 이제 라이브 뷰 촬영은 스트릿 촬영과 인물 촬영 등에서도 자주 사용하는 촬영 테크닉이 하나가 되었습니다.
슈퍼 줌 렌즈에서의 채용 이외에도 나노 USM은 앞으로 소형 망원 렌즈에도 적용될 수 있을 것으로 예상됩니다. 또한, 나노 USM는 간편한 AF 시작 및 정지 제어가 가능하므로 포커싱 포인트에 대한 자동 브라케팅 기능의 향상에도 더욱 힘을 실어줄 것으로 보입니다. 이 새로운 구동 장치의 탄생은 AF 촬영을 새로운 수준으로 끌어올릴 수 있는 기술로 많은 관심을 얻게 될 것입니다.
EF-S18-135mm f/3.5-5.6 IS USM
EOS 80D (바디)
다카하시 료스케
1960년 아이치현 태생. 광고 사진 제작 스튜디오와 출판사에서 일하던 다카하시는 1987년 프리랜서로 전향한 후 거주지인 일본과 중국을 떠나 전세계를 여행하며 주요 잡지의 촬영을 담당하였다. 현재 일본사진가협회 (JPS)의 회원으로도 활동하고 있다.
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