초점 조절이 가능한 유체 렌즈

인간의 눈의 수정체는 매우 뛰어난 렌즈입니다. 수정체의 특히 주목할 점은 바로 수정체의 두께를 조절하여 초점 거리를 변경할 수 있다는 것 입니다. 일반적인 렌즈에서는 이러한 작업을 수행할 수 없기 때문에, 렌즈 자체를 교체하거나, 렌즈의 거리를 조절하는 등의 방법을 사용해야 합니다. 이러한 불편을 해소하고 수정체처럼 렌즈 1장으로 해결하기 위한 개발을 진행하고 있는데, 그 중에 유체 렌즈라는 것이 있습니다. 유체를 이용하여 가변 가능한 렌즈를 만든 후에 전압을 가하여 초점 거리를 실시간으로 자유롭게 변경할 수 있는 타입의 렌즈에 대해 알아보겠습니다. 이 유체 렌즈는 굴절률이 서로 다른 두 개의 유체를 사용하여 두께와 모양을 변경하여 초점 거리를 변경합니다. 예를 들어, 네덜란드의 필립스(Philips)사가 개발한 'Fluid Focus' 렌즈는 그림과 같이 짧은 원통 용기 안에 서로 섞이지 않는 굴절률이 다른 전도성 유체와 절연성 유체가 들어있습니다. 여기에 전압을 가하면 유체의 표면장력이 변화하여 유체의 경계면이 단시간에 아래방향으로 볼록하게 변화합니다. 이 유체 렌즈는 마치 눈의 수정체처럼 렌즈 하나만으로 초점 거리를 변경할 수 있습니다. 이와 같은 유체 렌즈가 실용화되면 1장의 렌즈로도 초점 거리가 가변 가능하게 되기 떄문에, 렌즈를 사용한 광학기재 전체의 크기를 작게 할 수 있습니다. 또한 짧은 시간에 빠르게 초점을 맞출 수 있습니다. 앞뒤로 움직여 초점 거리를 조정하는 카메라의 렌즈와 병용하는 형태로 렌즈에 필터처럼 설치하여 초점 거리의 미세 조정에 사용하는 것도 재미있을지도 모릅니다. 렌즈는 원래 유리의 표면을 연마한 간단한 도구로, 그 기본 원리도 빛의 굴절에 지나지 않지만, 새로운 재료의 개발이나 가공 기술의 발달 등을 배경으로 점점 진화하고 있습니다.