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[한국정밀공학회 춘계학술대회] 정밀 분광 간섭기술을 이용한 몰드성형 광학렌즈의 두께 및 굴절률 측정

박정재, 안흘비, 진종한 2025-05-15 조회수 22

몰드성형 렌즈는 저렴한 제작 단가와 연삭 및 연마 공정 없이 다양한 형상의 성형이 가능하다는 장점으로 인해 고성능, 소형화, 대량생산이 필요한 의료기기, 휴대폰 카메라, 광학렌즈 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이와 같은 광학렌즈의 몰드성형은 고온 및 고압의 조건에서 이루어지기 때문에, 성형 전후에 렌즈 소재의 두께 및 굴절률 변화가 필연적으로 발생할 수밖에 없다. 따라서, 몰드성형된 광학렌즈를 이용한 정밀한 광학 설계를 위해서는 성형 전후의 두께 및 굴절률 값에 대한 정확한 측정이 요구된다. 또한, 이와 같은 적용 분야에서는 광학계의 소형화, 경량화, 광각화가 매우 중요하기 때문에 비교적 굴절률이 높은 유리가 렌즈 설계 및 제조에서 이점을 가지게 된다. 본 연구에서는 이와 같은 몰드성형 광학렌즈의 성형 전후 두께 및 굴절률 변화를 측정할 수 있는 정밀 분광 간섭기술을 소개하고자 한다. 해당 기술은 자사에서 자체 개발된 1,550 nm 대역 고분해능 분광기(s-Nova-1550-60)를 기반으로 한 분광 간섭계 기술로서, 두께 및 굴절률 정보에 대한 동시 측정이 가능하기 때문에 몰드성형 렌즈 측정과 같이 소재 물성이 변화된 경우에 적합한 기술이다. 또한, 0.06 nm 수준의 높은 파장분해능을 가진 분광기를 사용함으로써 광학적 두께가 큰 고굴절률 광학렌즈의 두께 측정에도 적용가능하다. 기초테스트를 위해 광기술원으로부터 제공받은 몰드성형 렌즈 샘플에 대해서 두께 및 굴절률 측정을 수행하였고, 공칭 두께 4 mm, 굴절률 1.8인 렌즈 소재에 대해서 두께 및 굴절률 측정이 가능함을 확인하였다.