편광필터를 처음 접하시는 분들은 참 난감하실 겁니다. 보통 필터들은 그냥 끼우면 되는데, 이건 필터를 돌려가면서 맞추게 되어있습니다. 편광필터를 약간 사용해 보신 분들도 기본적인 원리를 몰라서 헤매는 경우가 종종 있는 것 같더군요…
저도 편광필터를 사용하면서 이론적인 배경을 찾아보려했지만 딱히 정리가 된 것이 없더군요. (제가 못찾아서 그런가봅니다) 그래서 제가 그다지 전문적인 지식을 갖고 있는 것은 아니지만 나름대로 이론적인것들과 필터에 대한 설명을 정리해보려 합니다.
이론적인 것들은 간단하게 설명하겠습니다. 물론 이미 알고 계신 분들도 있을테고, 저의 생각이 틀린 부분들도 있을겁니다. 잘못된 부분은 지적해주시기 바랍니다.
1. 빛의 이해
가. 빛의 발생
일반적으로 자연광은 ‘편광되지 않았다’고 합니다. 사실, 이것은 사실 잘못된 표현입니다. 빛은, 분자내의 전자들이 높은 에너지 준위에서 낮은 에너지 준위로 떨어지면서 그 차이에 해당하는 에너지를 전자기파(빛)으로 방출하는 것입니다. 그런데 전자들이 떨어지는 방향이 항상 일정한 것이 아니어서, 각 순간마다 ‘임의의 방향으로’편광된 빛을 내보내게 됩니다. 따라서, 이렇게 ‘임의의 방향으로 편광된’빛을 ‘편광되지 않았다’고 말합니다.
나. 편광된 빛의 종류
편광에는, 일반적으로 자연광의 경우처럼 '편광되지 않은'경우와, '선편광'된 빛, RCP,LCP(Right/Left Circular Polarized) 등이 있습니다. RCP나 LCP의 경우는 빛이 편광된 방향이 오른쪽/왼쪽으로 '회전하기'때문입니다. 이것을 원편광되었다고 말합니다. 이것은 뒤에 CPL을 설명할때 다시 언급하겠습니다.
2. 빛의 반사
금속면에서는 빛이 그대로 반사하게 되지만, 비금속면의 경우에는 빛이 반사된 방향에 수직한 성분으로 편광되게 됩니다. 금속의 경우는 내부의 자유전자 때문에 전자기파가 그대로 '재방출'될수 있는 것이고, 비금속면의 경우에는 자유전자가 없어서 빛이 쉽게 반사되지 못하기 때문입니다. 그런데, 비금속면의 경우라도 정면에서 플래쉬를 터트리면 거의 편광되지 않은 빛이 반사됩니다. 이것은 빛이 흡수될만한 조건이 없기 때문이죠. 따라서 비금속면에서는 비스듬하게 바라볼수록 편광이 많이 된 빛이 반사됩니다. (운전할때 쓰는 편광안경.. 편광 선글라스(?)의 경우를 생각하시면 될것 같습니다.)
따라서, PL/CPL 필터 사용시 금속면(자동차 차체라든가 거울등등)에서의 편광효과는 기대할수 없고, 유리나 수면, 플라스틱, 나무의자 등등에서 반사된 빛들은 걸러낼 수 있습니다.
3. PL/CPL 필터
가. PL필터
일반적으로 알려진 '편광기'입니다. 편광보안경등에도 쓰이며, 모니터의 편광기가 바로 이런 것입니다. 이 필터는, 필터에 들어오는 빛들중 '어떤 방향'으로 편광된 빛을 흡수합니다. 따라서, 한쪽방향으로 편광된 빛만이 투과되게 됩니다. 투과된 빛의 세기는 입사된 빛의 세기의 1/2이 됩니다(이것은 뒤에 다시 다루겠습니다.)
나. CPL필터
이것은 PL필터를 개량한 것입니다. 보통 AF방식의 자동카메라의 경우, 내부에 프리즘을 써서 렌즈에 들어본 빛의 일부를 센서로 보내게 되는데, 이때 비금속면에서의 반사가 일어나기 때문에 특정한 각도에서는 AF가 제대로 작동하지 않고 오류를 일으키게 됩니다.
(일반적인 저가형 카메라에서는 콘트라스트 검출방식이라서 PL필터를 써도 상관없다고 하는데.. 그부분에 대해서는 잘 모르겠습니다. PL필터를 쓰다가 만약 문제가 생긴다면, 카메라를 기울여서 찍으면 됩니다 ^^;)
CPL필터의 원리는, PL필터 뒤에 또다른 광학적 필터를 붙인 것입니다. (여기서부터는 제 생각입니다. 따라서 확실하지 않을수 있습니다.) 일단 PL필터를 통과한 빛이 곧바로 다른 필터로 들어가게 됩니다.(붙여놓은거니까요) 그 필터는 파동의 어떤 특정한 방향의 성분만 느리게 진행되도록 하는 성질을 갖는데, 그 두께를 잘 조절하면 결과적으로 원편광된 빛이 나오게 됩니다. 따라서 위에서 언급한 내부 프리즘에서도 반사가 잘 일어나게 되는 것이죠.
보통 CPL의 경우 PL필터보다 편광효과가 적다고 합니다. 이것은 제생각에는, 아무래도 두께문제때문에 편광기의 두께를 조금 얇게 해서 그런게 아닌가 합니다...
다. 사용법
간단합니다. 일단 필터를 장착합니다 ㅡ_ㅡ;; 그런다음 필터를 천천히 돌리면서 반사광이 가장 없어지는 곳을 찾습니다.(경우에따라 완전히 없어지지 않을수도 있습니다.) 그런다음 찍으시면 됩니다 ^^;
PL/CPL 필터는 사진을 찍을때마다 일일이 손으로 돌려주어 편광되는곳을 찾아야 합니다. 불편하긴 하지만 어쩔수 없지요...
4. ND필터로의 사용
빛은 전자기파입니다. 파동의 세기는 진폭의 제곱에 비례한다고 배웠을겁니다. 만약 자연광이 PL필터에 들어가게 되면 어떻게 될까요? 확률적으로 볼때, 자연광은 편광기의 방향에 45도 기울어져 있는 셈이 됩니다.(잘 생각해 보세요 ^^;) 따라서 (cos 45)^2 = 1/2 이 되는 겁니다.
그래서 PL필터를 한개만 쓴다면 ND2 필터에 해당하게 됩니다(물론 편광 효과도 얻게 되지요)
그렇다면 ND4, ND8 필터의 효과도 얻을수 있을까요? 물론입니다. 심지어 ND5, ND7, ND100등등 생각할수 있는 모든 ND필터를 만들수 있습니다. 단, ND2보다 작은숫자의 필터는 만들수가 없지요 ^^;
방법은 이렇습니다. PL필터 두장을 겹칩니다.(전면부에는 반드시 PL필터여야 하고 뒤에것은 CPL이어도 무방합니다.) 필터를 돌려가면서, 가장 밝아지는(혹은 가장 어두워지는)부분에서 두개의 필터에 표시를 해둡니다. 여기서는 가장 밝아지는 부분에 표시한 경우를 생각하겠습니다.
만약 두 표시된 부분이 90도(직각)이 된다면 ND무한대 필터가 되겠죠? ^^; 45도를 이룰때는? ND4 필터입니다. (1/2 X 1/2 = 1/4). 60도를 이룬다면? 1/2 X (cos60)^2 = 1/2 x 1/4 = 1/8 즉, ND8 입니다. 이런식으로 계산하면 원하는 ND필터를 얻을수 있습니다. 돈이 없으신 분들은 PL필터 두개면 다 해결하실수도 있겠네요 ^^;
물론 순수한 ND필터와의 차이점은, 이렇게하면 편광이 일어난다는 점이죠 ^^ 해결책은 물론 있습니다. 전면부에 CPL필터를 '뒤집어서 끼우고' 후면부에는 PL 혹은 CPL아무거나 쓰시면 됩니다. 좀 처량하죠? ^^;
참고로 CPL필터를 뒤집으면 ND2필터와 같아집니다. 물론 '편광효과'도 없어집니다만, 여기서 '나오는' 빛은 편광된 빛입니다.
5. 하늘이 파란 이유?
다들 아시다시피 대기중에서 푸른 빛이 파장이 짧기 때문에 산란이 잘 되기 때문입니다. 반면 붉은 빛은 파장이 길어서 투과율이 높죠. 그래서 저녁노을이 붉은겁니다.
그런데, 이 파란빛은 태양에서 90도 각도를 이루는 곳에서 가장 편광이 잘 된다고 하네요... 그래서 보통 하늘을 예쁘게 찍고싶으면 태양과 90도 각도를 이루는곳, 말하자면 측광이라고 할까요? 그런 곳을 찍죠..
여기를 편광필터를 써서, 하늘이 가장 어둡게 보일때 찍으면 효과가 더 좋다고 하네요. (어둡다는건 편광이 잘 됐다는 뜻이겠죠?)
마찬가지로 생각해보면, 해가 낮게 뜨는 겨울의 경우가 여름보다 하늘이 더 파란색일까요? ㅡ_ㅡ;;
출처 : 디씨인사이드
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