렌즈의 복굴절

안녕하세요. 박혜란 주임연구원입니다.

열심히 개발 중에 있는 휴대용 검안경에 십자 형상을 가지는 잡광으로 인해 상 관찰이 방해되는 현상이 나타났었습니다. 이 문제의 원인은 검안경에 사용되는 플라스틱 렌즈의 복굴절에 의한 것으로 판단됩니다.

간단한 구성을 통해 비슷한 직경을 갖는 플라스틱, 유리 렌즈의 복굴절 정도를 간이적으로 확인해 보았습니다.

렌즈를 모니터와 polarizer 사이에 위치 시킨 후 모니터의 편광방향과 polarizer의 편광 투과 방향을 수직으로 둡니다. 복굴절이 없는 렌즈는 모니터 화면이 polarizer를 통해 투과되지 않습니다.

결과는 다음과 같습니다.

비구면 렌즈에서 복굴절 현상을 관찰할 수 있었습니다.

복굴절은 재질 자체가 가지고 있는 것과 사출 시 스트레스로 인해 발생하게 됩니다. 그렇기 때문에 재질 자체의 복굴절 특성이 거의 없는 유리 렌즈의 경우라도 고온에서 압력을 가하면 소재가 변형되어 복굴절이 발생할 수 있습니다.

복굴절을 완화시키고자 하는 경우는 annealing을 통해 가능합니다. 하지만 고온에서 장시간 열처리를 시행하면 2차적으로 형상이 변형될 수 있어 추가적인 보정 절차가 필요하므로 까다로운 순서를 거치게 됩니다.

 

Annealing을 시행한 플라스틱 비구면 렌즈의 복굴절 변화를 확인해 보겠습니다.

Annealing 시간이 증가할수록 복굴절이 완화된 것을 확인할 수 있습니다.

편광을 이용하는 광학계에서는 열처리를 통해 복굴절을 완화시키는 작업이 매우 중요할 것 같습니다.