안경 도수 간단하게 측정하는 방법 1

안경은 안과나 안경원에서 광학장비를 이용해서 도수 측정을 할 수 있는데, 이런 도수 측정을 종이와 햇볕, 줄자와 펜만 가지고 아주 간단하게 스스로 측정할 수 있습니다. 안경의 도수를 스스로 측정할 필요가 있는 것은 안경원에서 장난을 치면서 잘못된 도수를 넣어서 만드는 경우가 있기 때문입니다. 도수를 이상하게 넣어서 어지럽게 만들면 얼마 못 가서 다시 안경을 맞춰야 하고, 더 많은 안경을 팔기 위해서 안경원은 이것을 노리고 장난을 아주 많이 칩니다.
스스로 안경 도수를 측정하게 되면, 광학 원리를 더 잘 이해하게 되고, 안구 굴절력 이상을 더 정확하게 확인할 수 있습니다. 안경원에서 맞춘 안경이 정상적으로 제작이 되었는지, 장난친 것은 없는지 확인도 가능하죠.
원시 교정과 노안용 볼록렌즈의 도수를 측정하는 것부터 설명하면, 다음의 그림을 보면, 태양을 향해서 볼록렌즈 안경을 광선의 수직으로 놓으면 빛이 모이면서 초점이 맺히게 된다는 것을 알 수 있습니다. 안경용 볼록렌즈는 구면렌즈로 투명체의 두 면이 구면이거나, 구면과 평면이 조합된 렌즈인데, 더 넓은 시야를 선명하게 보기 위해서 휘어진 구면으로 렌즈가 만들어집니다.
햇볕 광선과 수직으로 렌즈를 놓으면 초점이 그림의 b 지점에서 맺히게 되는데, 렌즈와 초점이 맺히는 거리를 확인하면 볼록렌즈의 굴절력, 디옵터 값을 계산할 수 있습니다. 그림 일반 볼록렌즈 1을 보시면 초점이 맺히는 상을 확인할
수 있는 종이와 평행하게 측정하려는 안경렌즈를 놓고서 태양 쪽으로 수직이 되게 움직입니다. 그러면 굴절된 햇볕이 중앙으로 모이면서 주변이 검게 변하게 되고, 중앙의 밝은 지역은 점점 더 작아지게 됩니다.
그림 일반 볼록렌즈 2를 보시면 매우 작은 원에 밝은 빛이 모이는 것을 확인할 수 있는데, 이 지점이 초점 b 지점이 됩니다. 작은 원의 크기는 렌즈마다 다를 수 있는데, 이것이 한 점으로 모이지 않는 것은 구면렌즈이기 때문이죠. 작은 원으로 모였다가 더 거리를 늘리면 이제는 중심 원이 더 커지게 됩니다. 이것은 초점 b 지점을 지나서 c 지점, 그림 일반 볼록렌즈 3인 것이죠. 이를 바탕으로 가장 작은 원으로 모이는 지점을 찾아서 거리를 확인하면 초점거리가 됩니다.
이때 초점거리가 1미터가 나왔으면, 볼록렌즈의 굴절력 디옵터 값은 초점거리 단위 미터로 1을 나눈 값이기 때문에, 1디옵터가 됩니다. 볼록렌즈는 + 이므로, 이 안경렌즈는 + 1.00 디옵터 값을 갖게 됩니다. 안경렌즈는 0.25 디옵터 단위로 제작되기 때문에 대략 이 범위에서 가까운 지점의 디옵터 값으로 계산하면 됩니다.
초점거리가 50센티미터가 나왔다면, 초점거리 단위 미터로 환산하면 0.5미터가 되고 이 값으로 1을 나누면 2디옵터가 됩니다. 즉 + 2.00 디옵터가 됩니다.

디옵터 = 1 / 초점거리 ( 단위 m )

이것은 어렸을 때 돋보기로 집광해서 종이를 태웠던 것과 원리가 똑같습니다. 안경렌즈도 돋보기와 똑같은 원리인데, 열을 모으기 위한 것이 아니라 망막에 상을 맺기 위해서 구면으로 설계가 된 것이죠. + 1.00 디옵터 안경을 정상인이 착용하면 굴절력이 높아지면서 먼 거리가 뿌옇게 보이고 대략 1미터 이내가 선명하게 보입니다. 이것은 돋보기안경으로 인해서 시야가 1미터 이내로 명시거리 구간이 앞당겨졌기 때문이고, 이 원리를 이용해서 근거리에 초점을 맺기 힘든 노안에 대응할 수 있죠.
그런데 볼록렌즈에 난시를 추가하기도 하는데, 각막이 변형된 원시의 경우에 난시가 추가된 볼록렌즈를 가공하게 됩니다. 이때는 그림 난시 볼록렌즈 1과 똑같은 식으로 햇볕을 모으면, 이상하게도 작은 원으로 빛이 모이는 것이 아니고 선 모양으로 길게 빛이 모이게 됩니다. 이것이 난시를 교정하기 위해서 길이 방향으로 굴절력 이상을 보완했기 때문입니다. 여기에서 안경렌즈값 읽는 법을 간단히 소개하겠습니다. 안경 처방전을 보면,

R SPH CYL AXIS PD

이렇게 표기된 것이 있습니다. 처음 R은 오른쪽 눈을 뜻하고, OD으로 표기하기도 합니다. L 또는 OS는 왼쪽 눈을 뜻합니다. SPH는 Sphere로 굴절력 값을 뜻합니다. + 는 원시나 노안용 볼록렌즈, - 는 근시용 오목렌즈이죠. CYL은 Cylinder로 난시 정도를 나타내고, Axis는 난시가 발생한 축의 방향을 각도로 표시합니다. PD는 pupil distance로 동공 간 거리로 얼굴 크기에 따라서 동공 간 거리가 다르고 안경렌즈의 광축 중심을 동공 위치에 정확하게 맞추어야 선명하게 볼 수 있기 때문에 동공 간 거리를 정확히 측정해서 안경 제작에 반영합니다.

R SPH - 2.00 D CYL - 0.50 D Ax 180도 PD 70mm

위의 내용은, 오른쪽 눈, - 이니까 오목렌즈로 2디옵터 근시용 렌즈이고, 난시는 180도 방향으로 - 0.50 디옵터가 추가된, 동공 간 거리 70mm인 안경을 뜻하는 것이 됩니다.
다시 그림 난시 볼록렌즈 2로 돌아와서, 난시가 반영된 렌즈는 초점이 특정한 방향으로 길게 선의 형태로 빛이 모이게 됩니다. 그림 난시 볼록렌즈 3처럼 뚜렷하고 얇은 선이 나타나면 그 거리가 초점거리가 되고 그보다 더 멀어지면 선은 두꺼워지면서 빛이 산란합니다. 이 렌즈는 초점거리가 1미터였고 난시의 방향은 안경의 수평이므로 180도입니다. 초점거리 1미터는 1디옵터에 해당하는데, 이것을 바탕으로 렌즈를 확인하면, 처음 길게 선으로 초점이 맺힌 지점에서 1디옵터 값이 나타났고, 더 이상의 굴절력 초점 맺힘이 없으므로 이 렌즈는 난시가 강하
게 반영된 렌즈가 되고, 난시의 굴절력 값이 1디옵터가 되는 것입니다.
그러면, SPH 0.00 D CYL + 1.00 D Ax 180도 가 되는 것이죠. 난시가 아주 강하게 반영된 렌즈를 뜻합니다.
또 다른 렌즈인 그림 난시 볼록렌즈 4를 보면 전체적으로 수렴이 되면서 비교적 짧은 선으로 초점이 맺히는 지점, 그림 난시 볼록렌즈 5가 나타납니다. 여기의 거리가 50센티미터이고, 더 거리를 늘리면 이제는 수직 방향으로 짧은 선으로 초점이 맺히는 지점, 그림 난시 볼록렌즈 6이 나타납니다. 이 지점의 거리는 80센티미터일 경우, 이렇게 수평 방향에서 한번, 수직 방향에서 한번 초점이 두 번 맺히는 렌즈는 어떻게 값을 계산할까요? 
우선 50센티미터의 디옵터 값은 2.00, 80센티미터는 1.25입니다. 이 렌즈는 기본 1.25 디옵터 렌즈에 추가로 수평 방향 180도로 난시를 0.75 디옵터 추가한 것이기에, SPH +1.25 D CYL + 0.75 D Ax 180도 가 됩니다. 그러니까 두 번째 짧은 선이 맺힌 지점이 기본 디옵터 값이고, 처음 짧은 선이 맺힌 지점의 디옵터 값에서 기본 디옵터 값을 뺀 값이 추가된 난시 값이 되고, 처음 나타났던 짧은 선의 방향이 축 방향이 되는 것이죠. 축 방향은 그림과 같이 안경의 안쪽으로 햇볕이 들어가게 놨을 경우 생기는 수렴광선 방향을 기준으로 안경 그림자를 원의
고 봤을 때 수평의 가장 왼쪽 9시 방향을 0도에서 시작해서 시계방향으로 각도가 늘면서 수직 방향인 12시 방향이 되면 90도 더 돌아가서 3시 방향이 되어 다시 수평이 되면 180도가 됩니다. 대략 수평 180도 난시가 가장 많고 90도 난시가 그다음이고, 이 두 가지 난시가 대부분을 차지합니다.
볼록렌즈는 돋보기 집광 원리와 난시 여부에 따라서 초점거리를 계산하면 간단하게 측정할 수 있습니다. 그러면 볼록렌즈가 어떤 식으로 안구 굴절력에 영향을 주는지도 알 수 있겠죠.