사진기 - 사진기는 볼록렌즈에 의하여 만들어지는 실상을 화학적인 감광제가 발라진 필름에 맺게하여 영원히 한 순간의 상을 고정하는 도구이다. 사진은 사진기를 통해 빛에 노출된 필름의 상을 암실에서 현상, 정착하고 다시 암실에서 필름 통과한 빛으로 인화지를 감광시켜 다시 현상, 정착 시킨 것이다. 즉, 사진기는 필름에 상을 맺히게 하는 도구이므로 사진기의 기본기술은 렌즈에 있다고 할 수 있다. 볼록렌즈를 통과한 빛이 필름위에 실상을 제대로 맺혀야 하기 때문에 렌즈 가공기술이 사진기의 품질을 좌우한다 할 수 있는 것이다. 초기에 렌즈의 곡률확보를 위한 최종연마는 사람의 맨 손바닥을 이용했다.
사진기의 렌즈는 가운데가 볼록한 볼록렌즈가 기본이기는 하지만 한개의 렌즈를 사용하면 각각의 빛의 색에 따라 굴절율이 달라 상이 선명하지 못하여 크라운유리로 만드는 색지움렌즈로 색수차를 없앤다. 또, 렌즈를 하나만 사용하면 사진의 중심부는 앞으로 튀어 나오듯 하고 가장자리는 선이 가늘어지고 뒤로 돌아가듯 사진의 상이 찍혀 나온다. 이런 현상을 없애기 위해서는 조리개를 두개의 색소렌즈 사이에 놓으면 된다.
보통은 바늘구멍사진기를 쉽게 만들 수 있기 때문에 사진기의 원리를 교육하는 도구로 채용하고 있지만 아쉽게도 바늘구멍 사진기는 온전한 사진기의 원리를 보이지는 못한다. 바늘구멍 사진기는 빛의 직진성에 의한 상맺힘을 이용하는 것이고, 상품화된 사진기는 빛의 굴절성에 의한 상맺힘을 활용하는 것이기 때문이다. 바늘구멍 사진기의 원리에 대한 실학자인 정약용선생의 기록이 남아 있다. 방문까지 모두 가린 깜깜한 방에서 창호지에 작은 구멍을 뚫으면 반대벽에 바깥풍경이 거꾸로 보인다고 하였다.
조리개는 필름에 맺히는 빛의 양을 일정하게 조절하는 기능을 갖는다. 조리개가 열리는 정도는 f수로 나타낸다. 조리개의 넓이와 f수는 역수관계로 정의 되므로 f수가 크면 조리개가 좁게 열리는 것이고, f수가 적으면 넓게 열리는 것이다. 따라서 햇빛이 많은 곳에서는 f수를 크게 11 정도에 놓고, 흐린날은 f수를 작은 값에 맞추어 필름에 닿는 빛의 양이 일정하게 한다.
사진기 중에 렌즈의 위치나 조리개를 조절하지 않고 사진을 찍을 수 있도록 제작된 것도 있는데 이는 렌즈의 촞점거리를 작게하면 물체가 멀리있든 가까이 있든 상의 위치가 거의 같은 곳에 맺히는 성질을 이용하는 것이다. 비록 이런 종류의 사진기가 조작이 간편하여 사용하기가 편리하기는 하지만 사진은 선명하지 못한 단점이 있다.
흑백사진은 필름에 한층의 감광층을 발라 상의 명암만이 영상을 만들도록 하지만, 칼라사진은 세종류의 감광층을 필름에 만들어 준다. 필름의 뒤 쪽은 반사판의 역할을 하고, 첫째층은 파랑빛에 감광하는 층을 바르고 두번째는 녹색빛에 감광하는 층을 바르며 셋째층에는 빨강빛에 감광하는 층을 바른다. 이렇게 세층으로 구별하는 이유는 빛의 삼원색이 빨강, 녹색, 파랑이기 때문이다. 빨강에 감광되는 층을 가장 밖에 두는 이유는 빨강빛이 파장이 가장 길기 때문에 입사광과 필름에서 반사되는 빛이 보강간섭하는 위치가 필름에서 가장 멀기 때문이다. 이렇게 각 층의 감광물질이 빛에 노출되면 빛의 다소에 따라 각층의 감광 정도가 달라진다. 이를 인화지에 역으로 영상화하면 비로소 사진이 만들어 지는 것이다.
20 세기 초반에는 독일제 카메라가 렌즈가 좋다하여 인기가 높았다. 물론 독일의 Leica 회사에서 반사거울을 이용한 시스템 카메라를 처음으로 1930년에 출시했다. 그러나 그 후에 일본의 니콘사에서 1959년에 프리즘의 전반사를 이용하여 렌즈로부터 필름으로 입사하는 빛을 뷰어로 보내 상과 같은 영상을 보면서 촬영할 수 있도록 시스템 카메라를 만듦으로써 전세계적인 인기를 끌게 되었다. 즉, 망원이나 접사렌즈로 갈아 껴도 뷰어를 통해 필름의 상을 항상 확인할 수 있게 되었다는 것이다. 이를 SRL(single lens reflex) 방식이라고 부른다.
하지만 전세계로 몰아치는 디지털(Digital) 기술 강풍은 카메라도 그냥 지나치지를 않았다. 카메라의 디지털 기술은 필름을 없애는 방향으로 나타났다. 코닥이나 후지 같은 굴지의 필름회사들이 필름사업을 접게된 이유가 디지털기술 때문이다. 디지털 카메라는 필름대신 고정형의 CCD 센서를 렌즈에 의한 상이 맺히는 위치에 놓아 빛신호를 전기신호로 바꾸고, 이를 AD 컨버터에서 디지털신호로 바꾸어 메모리칩에 저장한다.
CCD 센서에는 픽셀이라는 작은 화소가 2차원 평면상에 배열되어 있다. 가로 세로 각640x480 인 경우를 VGA급(MOS 센서)이라 부르고, 2560x1920 인 경우를 5Mega 급 센서를 사용했다고 한다. 센서의 크기는 회사마다 다를 수 있지만 이 픽셀수가 많을수록 사진의 해상도가 높아진다.
각 픽셀은 작은 렌즈로 덮여 있으며 RGB(Red, Green, Blue)에 대응하는 3종류를 엇갈린 두줄띠기로 배열한다. 각 픽셀은 하나의 태양전지라고 생각하면 원리를 이해하기가 쉽다. 빛이 한 픽셀에 입사하면 n,p 형 반도체에서 전자와 정공이 에너지를 얻어 접합부에서 먼곳으로 분리된다. 이때 전자를 외부로 빼내면 픽셀당 전기신호가 얻어진다. 이를 디지털화해서 메모리시키고, 이를 역으로 LCD 화면에 영상으로 바꿔 재현할 수 있는 것이다.
따라서 엄밀히 말하면 DSLR 카메라는 구시대적인 SLR 기능이 살아 남아 소비자를 현혹한다 할 수도 있다. 카메라에 이미 LCD 화면을 제공하여 센서에 입사한 영상을 실시간으로 보여 줄 수 있음(DSLR)므로 SLR의 구조는 디지털 카메라에서 더 이상 찾아 볼 수 없기 때문이다.
