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광학렌즈

광학렌즈(Opical Lens)

렌즈

  • 볼록렌즈(집광렌즈) → 빛을 모으는 작용.
  • 오목렌즈(발산렌즈) → 빛을 발산시키는 작용
  • 용도 → 안경렌즈, 확대경, 사진렌즈, 현미경, 망원경, 산업용, 의료용, 군사용 등.
  • 대물렌즈 → 물체에 가까운 쪽
  • 접안렌즈 → 눈에 가까운 쪽


  • 렌즈는 렌즈의 재질에 따라 고유의 초점(Focus)이 있어 광축에 입사하는 평행광선은 렌즈를 통과한 후 이점에 집광하는 경우와 빛과 같이 발산한다. 또한 볼록·오목의 어느 경우도 렌즈의 중심을 통과하는 빛은 렌즈를 통과한 후에도 방향을 바꾸지 않는다.

    렌즈에 의한 물체의 상은 물체의 각 점으로부터 나오는 빛이 이러한 관계에 따라 굴절한 후 집합한 광점의 모임이라고 볼 수 있다. 따라서 초점의 위치(초점거리)는 물체와 상의 결상관계가 결정되는 중요한 인자이다.

    <예>
  • 볼록렌즈 → 초점거리가 짧을수록 배율이 높음.
  • 사진렌즈 → 짧을수록 화각이 넓어짐.

  • 렌즈의 수차
    렌즈의 결상작용은 렌즈의 중심부분을 사용하면 명확한 상을 맺을 수 있지만, 렌즈의 주변 끝까지 사용하여 상을 맺을 때는 상이 선명하지 못하거나 찌그러지기도 한다. 이것은 빛이 파장이 다른 많은 단색광으로 이루어져 있고 렌즈가 구면이라는 점 때문에 일어나는 현상이다.

    단일렌즈에는 여러 가지 형이 있으며, 대부분의 경우 여러 개인 단일렌즈를 모아서 조합렌즈로 만드는 것도 수차를 보정하기 위한 것이다. 렌즈 설계는 재질이나 초점거리가 다른 각각의 렌즈를 어떻게 조합하여 각각의 렌즈의 목적을 저해하는 수차를 없애느냐 하는 것이다.

    렌즈에 들어오는 광량은 렌즈면의 반사율에도 좌우되어 한 개의 렌즈에서는 표면과 내면에서의 반사에 의하여 약 8% ~ 10%의 빛이 손실되므로, 여러 개의 렌즈로 조합된 렌즈들은 반사에 의한 광량의 손실을 무시할 수없다. 그러므로 대개 렌즈에는 난반사를 제거하며 투과율을 높이기 위하여 단층막 마그네슘 (Mgf2) coating, 다층막 Multi coating 등의 진공증착을 하여 한 개의 렌즈에 의한 빛의 반사가 약 0.5% ~ 2%가 되게 한다.

    <예>

  • 볼록렌즈 → 초점거리가 짧을수록 배율이 높음.
  • 사진렌즈 → 짧을수록 화각이 넓어짐.

  • 렌즈생산 공정
    렌즈의 재료로는 여러 재질의 광학 유리가 사용된다.



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