올림푸스 ED 12-40mm F2.8 렌즈 분해 하기

M.ZUIKO DIGITAL ED 12-40mm F2.8 PRO의 부품 명칭

 

 

 

그림 1_외장 부품 명칭

12-40mm 렌즈의 외관 명칭. ①제1렌즈 유닛 ②앞 링 커버(청색 은링) ③포커스 링 ④줌 링 ⑤뒷 커버 ⑥L-Fn(렌즈 펑션) 버튼 ⑦렌즈마운트.

그림 2_내부 부품 명칭

12-40mm의 단면 모델. 위 숫자는 14매 구성의 광학 유리 렌즈를 나타낸다.

렌즈 앞쪽의 제1렌즈(①)부터 렌즈 뒤쪽의 제14렌즈(⑭)까지 있다.

①②, ④⑤, ⑨⑩, ⑪⑫, ⑬⑭의 렌즈는 각각 부착 렌즈로 되어 있어 렌즈군을 구성하고 있다.

그림3의 일러스트와 비교해보면 잘 이해할 수 있다.

 

그림 3_구성도

이 그림은 12-40mm줌의 14매 렌즈가 5개 유닛으로 구성되어 있는 것을 나타낸다.

어느 위치에, 어떤 특수 유리 렌즈가 사용되어 있는지, 5개의 렌즈 유닛은 각각 몇 장으로 구성되어 있는지 알 수 있다.

여러 장의 렌즈(빨간 동그라미 숫자)가 결합되어 하나의 유닛(파란 동그라미숫자)을 구성하고 있다.

각각의 유닛을 구성하고 있는 렌즈는 유닛 프레임에 접착, 고정되어 있다.

그림 4_렌즈 유닛군의 움직임

주밍 하여 렌즈의 전체 길이가 가장 짧아진 상태(아래, 최대 광각12mm에서는 렌즈가 약간 늘어나 약 16mm에서 가장 짧아진다)와

가장 길어진 상태(위, 최대 망원 40mm)의 단면 일러스트. 각각 초점 위치는 무한대다.

이 그림을 보면 주밍을 통해 각각 다른 색으로 표시된 5개 렌즈 유닛 부분이 어떻게 움직이는지 대략적으로 알 수 있다.

1 플라스틱 커버를 분리한다

해부의 첫 단계는 렌즈 뒷부분에 있는 전기 접점(렌즈와 바디의 정보를 통신하는 곳) 주변의 플라스틱 커버를 벗기는 것에서 시작한다. 야스토미 씨가 해부를 위해 준비한 도구는 십자 드라이버와 핀셋 단 두 개. 마지막 단계까지 해부의 대부분을 이 두 가지 도구로 진행했다.

그 밖에 2~3군데 정도 납땜되어 있는 부분에 전기 인두를, 접착제로 고정되어있는 부분에 용제를 사용한 정도다.

2 마운트를 분리한다

다음으로 황동제(도금 처리) 금속 마운트를 분리한다. 마운트는 나사 4개로 고정되어 있다.

렌즈에서 가장 튼튼한 부분이자 섬세한 부분이기도 하다. 고정 나사 개수는 렌즈의 종류나 제조사에 따라 다르다.

보통 3~5개 정도로 4개가 가장 일반적이다.

올림푸스의 경우 마운트는 방적 렌즈에서는 공통이지만 일부 렌즈부의 구조에 따라 마운트 뒷면의 형태가 다른 기종도 있다.

3 고무와 와셔를 분리한다

겉으로는 보이지 않지만 마운트 바깥 둘레에는 방진 · 방적용 특수 고무링이 둘러져 있다.

마운트와 렌즈 본체를 고정하는 나사 부분에는 플랜지백을 미세 조정하기 위한 조절 와셔가 사용된다.

이것은 렌즈를 조립한 후 마지막으로 마운트를 고정할 때 플랜지백뿐만 아니라 광축의 기울기를 미세하게 수정할 수도 있다.

1/100mm 단위로 두께가 다른 와셔가 몇 종류 사용되었는데 렌즈의 개별적인 MTF 검사 데이터를 바탕으로 4군데 각각에 최적의 와셔가 세팅 된다.

4 접지선을 분리한다

마운트를 벗기면 원형의 하드 전기 기판이 나온다. AF와 조리개 등 렌즈 작동을 집중 제어하는 두뇌 부분이다.

이 기판 옆으로 금속재질 렌즈 외장 부분과 사람 사이에서 발생하는 정전기를 내보내기 위한 접지선이 나온다.

접지선이 없으면 정전기가 기판 상의 CPU에 영향을 미친다.

정전기를 받아도 기판이 망가지는 경우는 없지만 촬영이 중단되거나 설정이 리셋 되는 경우가 발생한다고 한다.

 

 

5 기판을 분리한다

하드 기판에는 렌즈 내부로부터 플렉시블 기판(사람으로 치면 척수의 신경속과 같은 부분) 몇 개가 연결돼 있다.

그 중 한 군데에만 남땜이 되어 있는데 기판을 뒤집어 인두를 사용해 벗겨낸다.

이런 하드 기판과 플렉시블 기판을 제어하는 소프트웨어는 전자 설계 부문이 담당하지만 하드 기판, 소프트 기판의 형태 설계는

야스토미 씨와 같은 유리 프레임 설계자가 담당한다. 12-40mm의 하드 기판은 이것 하나 뿐이다.

 

 

6 외장을 분리한다

마운트와 줌 링 사이에 있는 금속제 뒷 커버를 분리한다.

이 커버와 줌 링을 맞추는 부분에는 방진·방적용 특수 고무링이 둘러져있다.

이러한 방수 고무는 하나하나 수작업을 통해 조립 시 세팅 된다. 세팅 위치를 틀리지 않도록 색깔을 다르게 하고 있다. 뒷 커버는

금속제이기 때문에 정전기를 내보내기 위한 접지선이 있다.

기판 옆에 튀어나왔던 선이 바로 이 접지선이며 금속 마운트와 연결돼 있다.

 

7 줌 링을 분리한다

링의 바깥 둘레는 알루미늄 금속으로 제작됐다.

미끄럼 방지 부분 형태는 절삭 가공됐다. 링 내부는 플라스틱 소재를 사용했고 공기를 빼내기 위한 구멍이 수십 개 나 있다.

방진·방적 사양 렌즈는 주밍 했을 때 렌즈 내부 공기압의 변화에 의해 조작성이 방해를 받는다.

이러한 현상을 피하기위해서는 물이 통하지 않고 공기만 통하는 장치가 필요한데 이 구멍의 뒤쪽에는 그런 기능을 하는 특수 소재

(고어텍스와 같은)가 부착되어 있다.

 

 

8 외장 유닛을 분리한다

외장 유닛은 AF / MF 전환 장치를 내장한 초점 링, MF시 초점을 맞춘 위치의 정보를 검출하기 위한 인코더, 금속제 초점 링으로부터

정전기를 내보내기 위한 접지선 그리고 렌즈의 밑 부분에 있는 펑션(L-Fn) 버튼을 위한 스위치 부분과 플렉시블 기판 등으로

구성되어 있다.

틀 자체는 사출성형(射出成型)으로 제작된 수지 소재다.

 

 

9 AF / MF 장치를 분해한다

12-40mm의 초점 링은 앞뒤로 움직여 AF / MF를 한번에 전환할 수 있는 것이 특징이다.

링을 뒤쪽으로 당기면 MF모드로, 렌즈 앞쪽으로 밀면 AF모드가 된다.

이 전환 조작을 위한 스프링과 슬라이드 스위치, MF 시 초점 링을 회전해 초점을 맞추기 위한 링 기어 등 복잡한 장치가 내장되어 있다. 여기에도 방진·방적용 청색 고무 링이 둘러져 있다.

 

 

10 거리 인코더용 플렉시블 기판을 분리한다

외장 유닛에는 펑션(L-Fn) 버튼과 MF 거리 인코더를 하나로 합친 얇은 플렉시블 기판이 있다.

보통 거리 인코더는 무늬화 되어 있는 면상(面上)을 브러시 접점으로 덧그려 거리 정보를 인지하는 경우가 많지만 12-40mm에는

그보다 수 배 정확하게 거리를 판독할 수 있는 인코더를 사용했다. 정밀도가 높은 인코더를 사용하면 MF로 초점을 맞춘 뒤

그대로 AF로 이곳 저곳 초점을 맞춰 촬영을 이어나가도 다시 MF로 되돌리면 조금 전 MF로 맞췄던 초점 위치까지 순식간에

되돌아갈 수 있다.

MF 시 거리 값을 렌즈가 정확하게 기억하고 있는 것이다.

 

 

11 내장 커버를 벗긴다

12-40mm는 렌즈 외장부의 줌 링, 초점 링에는 금속을 사용했지만 내부 유닛의 프레임이나 렌즈 고정 프레임 등은 모두 플라스틱

소재로 되어 있다.

일부 제조사에서는 금속 렌즈 고정 프레임을 사용하기도 하지만 올림푸스에서는 예전부터 대부분 철저히 수지 소재를 사용하고 있다. 경량화, 원료비 절감을 위한 이유도 있지만 수지 소재를 사용하면 금속 틀보다 복잡한 형태를 만들 수 있고 사출성형 기술을 사용해 매우 정밀한 프레임을 안정적으로 만들 수 있기 때문이다.

 

12 메인 렌즈 고정 프레임에서 ‘제1렌즈 유닛’ 을 분리한다.

이 렌즈 유닛 프레임은 주밍 했을 때 바깥 유닛 프레임의 안을 앞뒤로 움직인다. 렌즈 유닛이 움직일 때 프레임의 바깥쪽 틈을 통해

물이나 먼지가 들어오지 않도록 렌즈 이름이 각인된 장식 링의 안쪽에 방수용 특수 고무가 끼워져 있다.

주밍 했을때 고무와 경통이 마찰을 일으켜 조작감을 방해하지 않도록 방수 고무 링의 재질이나 형태, 경통 바깥 프레임의 도료 등을

철저히 조사해 선택하고 있다고 한다.

 

 

13 제1렌즈 유닛에서 제1, 제2렌즈를 분해한다.

제1과 제2렌즈(부착)는 카메라를 떨어트리거나 부딪쳐 흠집과 같은 타격을 받기 쉬운 렌즈이기도 하다.

그만큼 수리 의뢰도 많다. 때문에 간단히 분해하고 교체했을때 조절하기 쉽도록 설계됐다.

여기에도 광축을 맞추기 위한 조절 와셔가 사용되었는데 최적 두께의 링을 골라 렌즈를 완성한다. 바깥 둘레에도 방수 고무가 사용됐다.

 

 

14 제5렌즈 유닛을 분해한다

메인 렌즈 고정 프레임의 뒷부분(마운트 부분)에서 제13과 제14렌즈(부착)로 구성된 ‘제5렌즈 유닛’을 분해한다.

이 렌즈 유닛은 12-40mm 렌즈의 5개 렌즈 유닛 중에서 주밍, 포커싱 할 때도 전혀 움직이지 않고 고정되어 있는 단 하나의 부분이다.

이 렌즈의 장착부에도 광축을 정렬(Alignment)하기 위한 조절 와셔(3군데)가 사용됐다.

 

15 제2렌즈 유닛을 분해한다

메인 렌즈 고정 프레임의 앞부분에서 제3, 제4와 제5, 제6렌즈로 구성된 ‘제2렌즈 유닛’을 분해한다.

유닛 앞부분에는 차광 프레임과 프레임을 고정하기 위한 링 모양의 스프링이 있다.

제4, 제5렌즈는 서로 부착되어 있고 제3, 제6렌즈와 함께 렌즈 유닛 프레임에 접착, 고정되어 있다 .

 

 

16 조리개 유닛과 AF 유닛을 분해한다

왼쪽 사진의 오른쪽 위가 조리개 유닛, 왼쪽 아래가 AF 유닛이다.

조리개 유닛 안에는 제7, 제8, 제9와 제10렌즈의 4매(9와 10은 부착)가 접착, 고정되어 ‘제3렌즈 유닛’을 이루고 있다.

AF 유닛 안에는 서로 부착되어 있는 제11, 제12렌즈가 ‘제4렌즈 유닛’으로 구성되어 있다.

조리개 유닛에는 조리개 날개를 열고 닫기 위한 스테핑모터(오른쪽 사진의 작은 은색 원통)가 보인다.

 

 

17 조리개 유닛을 분해한다

12-40mm의 조리개 날개를 개폐하는 제어는스테핑모터를 사용한 전자기 조리개 방식이다.

전자기식 조리개 제어는 고속 연사에서 연동 스피드에 제어를 받는다는 결점이 있지만 각 조리개 날개의 구동 부분에 초소형

‘리턴 스프링’을 갖춰 날개의 개폐가 매끄럽게 고속 연동된다.

손가락에 올려진 것이 스프링이다. 이 구조에 의해 개방 조리개 값 / 최소 조리개 값에서 고속 연사 스피드의 제어를 받을 일도 없고

만약 미래에 초고속 연사가 가능한 카메라가 개발되어도 정확하고 안정적인 조리개 연동이 가능할 것이라고 일컬어진다.

조리개 날개는 폴리에스테르 소재이며 7매 원형 조리개 형식이다.

 

 

18 제3렌즈 유닛을 분해한다

야스토미 씨가 손에 들고 있는 것은 조리개 유닛 속의 ‘제3렌즈 유닛’. 제7, 제8, 제9, 제10렌즈는 접착되어 하나로 고정(제9, 제10렌즈는

서로 부착되어 있음)되어 있다.

렌즈는 겹쳐 붙이면 색수차를 높은 효율로 보정하거나 렌즈를 보다 소형화 할 수 있다는 장점이 있다.

렌즈 부착은 자외선 경화 형태의 접착제를 사용한다.

그 모습은 올림푸스 홈페이지의 12-40mm 렌즈 소개 페이지(http://cameras.olympus.com/ja-jp/zuiko/pro)에서 동영상을 통해 확인할 수있다.

동영상에는 렌즈 부착과 렌즈 프레임에 접착,고정하는 작업이 자세히 담겨 있다.

 

 

19 마지막으로 AF(포커싱) 유닛을 분해한다

12-40mm는 구동원에 2개의 강력 자석을 이용한 VCM(보이스 코일 모터)을 사용했다.

VCM은 초고속, 무음으로 작동할 수 있지만 크고 무거운 렌즈군을 움직일 힘이 없어 자석과 같은 부품이 필요하기 때문에 크기가

커진다는 결점이 있다.

때문에 AF 렌즈(제4렌즈 유닛)를 가능한 한 작고 가볍게 설계해야 한다.

이 역시 광학 설계 담당자가 실력을 발휘해야 할 부분이다. 이러한 유닛의 고정 프레임은 모두 정밀 사출성형에 의한 플라스틱

부품으로 되어 있다.

오른쪽 사진에서 맨 오른쪽 끝에 있는 플렉시블과 하나가 된 것이 자기 센서(거리 인코더의 한 종류). 미크론 단위로 초점을 검출해

AF 렌즈를 정확하게 움직인다. 그 앞에 있는 것이 강력 자석(2개).

 

M.ZUIKO DIGITAL ED 12-40mm F2.8 PRO 의 모든 부품

해부를 마친 ‘M.ZUIKO DIGITAL ED 12-40mm F2.8 PRO’ 렌즈. 렌즈 후드와 렌즈 캡을 제외 하고 전자 기판을 한 개로 계산하면

한계까지 분해한 부품 수는 266개에 달한다.

마운트 외에는 다른 렌즈와의 공통 부품이 거의 없다. 95% 이상이 12-40mm 렌즈를 위한 전용 부품이라고 할 수 있다.

이 정도로 분해한 뒤 원래 상태로 되돌리는 것은 정렬 정밀도를 확보하기 위해서도 불가능하다. 쓸모없는 일은 한 건 아닌지.

 

각 렌즈 유닛

분해를 마친 5개의 ‘렌즈 유닛’. 왼쪽 끝이 ‘제1렌즈 유닛’ ‘제2’ ‘제3’ ‘제4’ 그리고 오른쪽 끝이 ‘제5렌즈 유닛’이다.

그림2와 3의 사진과 일러스트를 참고해 비교해 보면 잘 알 수 있을 것이다.

각 렌즈는 엄격하게 정렬하면서 구성한 뒤 유닛의 틀에 접착, 고정한다. 때문에 이 이상으로 분해하려고 하면 틀을 파손하게 된다.

 

자료출처 : http://navercast.naver.com/magazine_contents.nhn?rid=1108&contents_id=76519&series_id=3053