실험 장비를 처음 세팅하다 보면 렌즈 앞에서 막히는 순간이 꼭 옵니다. 

직경은 어떻게 고르는지, 코팅은 왜 이렇게 종류가 많은지, 무코팅과 코팅은 뭐가 다른지 같은 것들입니다. 

이번에 광학 렌즈 중에서도 쓰임새가 넓은 평면 볼록 렌즈를 새로 정리하면서, 헷갈리기 쉬운 부분을 한 번에 풀어보려고 합니다.

광학 렌즈, 종류가 많은데 뭐부터 볼까

광학 렌즈는 빛을 모으거나 퍼뜨리는 부품입니다. 

모양에 따라 볼록, 오목, 평면 볼록 등으로 나뉘는데, 처음 광학계를 꾸린다면 평면 볼록 렌즈부터 보시는 경우가 많습니다.

이름 그대로 한쪽 면은 평평하고 반대쪽 면은 볼록합니다. 볼록한 쪽이 빛을 모아주기 때문에, 광원의 빛을 한 점으로 모으거나 퍼지는 빛을 나란하게 펴줄 때 씁니다. 레이저 실험, 센서 광학계, 간단한 조명 구성, 교육용 실험까지 쓰이는 범위가 넓습니다.

사용할 때 하나만 기억하면 좋습니다. 

나란한 빛을 모으는 용도라면 볼록한 면이 광원 쪽을 향하게 놓는 것이 일반적입니다. 

이렇게 두면 빛이 퍼지는 수차를 줄이는 데 유리합니다. 

반대로 놓았다고 못 쓰게 되는 건 아니지만, 초점이 조금 흐려질 수 있습니다.

코팅, 왜 따로 고르는 걸까요

유리는 빛을 거의 다 통과시킬 것 같지만 실제로는 표면에서 일부가 반사됩니다. 

일반적인 유리 렌즈는 면 하나당 4% 정도가 반사되는 것으로 알려져 있어서, 앞뒤 두 면을 합치면 약 8%의 빛이 새어 나갑니다.

실험에서 이 정도 손실이 별것 아닐 수도 있습니다. 하지만 약한 신호를 다루거나, 렌즈를 여러 장 겹쳐 쓰거나, 반사된 빛이 되돌아와 장비에 영향을 주는 환경이라면 얘기가 달라집니다. 

이럴 때 쓰는 것이 반사방지(AR) 코팅입니다.

중요한 건 코팅마다 효과가 좋은 파장 대역이 정해져 있다는 점입니다. 그래서 코팅을 고를 때는 내가 쓰는 빛의 파장부터 확인해야 합니다. 이번에 올라온 제품군을 기준으로 정리하면 다음과 같습니다.

무코팅은 언제 쓰나요

코팅이 있으면 무조건 낫지 않을까 싶지만 꼭 그렇지는 않습니다. 

이번 제품군의 무코팅 렌즈는 350–2000nm까지 폭넓은 파장 대역을 표기하고 있습니다.

무코팅은 상대적으로 부담이 적은 편이라서 다음과 같은 경우에 많이 고릅니다.

• 광학계를 처음 구성하며 이것저것 시험해 보는 단계
• 반사 손실이 크게 문제 되지 않는 실험
• 여러 파장을 오가며 쓰는 연구용 세팅
• 교육이나 데모용으로 여러 개가 필요한 경우

직경은 어떻게 고를까요

이번 제품은 직경이 꽤 다양합니다. 초소형 3~6mm대부터 25.4mm 같은 표준 사이즈, 50.8mm, 76.2mm, 101.6mm 같은 대형까지 있습니다.

광학 렌즈의 직경은 간단히 말해 렌즈가 받아들일 수 있는 빛의 폭입니다. 빛다발이 굵으면 직경도 커야 하고, 좁은 빛이면 작은 렌즈로 충분합니다. 다만 몇 가지는 같이 보셔야 합니다.

마운트 호환: 이미 갖고 있는 렌즈 홀더에 들어가는 크기인지 확인하세요. 25.4mm(1인치)와 50.8mm(2인치) 같은 규격은 홀더와 맞추기 쉽습니다.

설치 공간: 직경이 커지면 무게와 부피도 같이 늘어납니다.

빛의 크기보다 여유 있게: 빛다발 가장자리가 렌즈 끝에 걸리면 성능이 떨어질 수 있어서, 빛보다 약간 큰 직경을 쓰는 편이 안전합니다.

소형은 센서나 소형 광학 모듈처럼 좁은 공간에서, 대형은 넓은 영역의 빛을 모으거나 큰 시료를 다루는 실험에서 쓰입니다.

주문 전에 체크할 순서

1. 사용하는 빛의 파장부터 정리합니다. 가시광선인지, 근적외선인지, 그 이상인지.
2. 파장이 한 가지로 정해져 있으면 맞는 코팅을, 여러 파장을 쓰면 무코팅을 봅니다.
3. 빛다발 크기와 홀더 규격을 보고 직경을 고릅니다.
4. 필요한 초점거리를 상세 페이지에서 확인합니다.
5. 수량이 여러 개 필요하면 모음 구성 제품을 살펴봅니다.

광학 렌즈는 단순한 부품처럼 보여도, 파장과 코팅이 맞지 않으면 기대한 만큼 성능이 안 나올 수 있습니다. 

반대로 파장대만 먼저 정리해 두면 선택은 꽤 쉬워집니다.

그러니 내가 사용하는 환경에 맞는 광학 렌즈가 필요하시다면 언제든지 문의주시길 바랍니다!