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고분산렌즈 시대의 색분산 대응 방법
  • 강현식 교수
  • 등록 2011-12-30 11:35:53

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  • Abbe수의 1/10로 된 도수가 색수차를 피할 수 있는 렌즈 도수
 
1960년대는 크라운 유리렌즈, 아크릴 렌즈 및 CR-39렌즈가 전부였다. 굴절률 •아베(Abbe)수는 생각할 필요조차 없었던 시대다. 그러나 지금은 고분산렌즈 시대다. 안경을 만들기 전에 굴절률, 아베수, 비중을 생각해야 할 시대다.

거론조차 되지 않던 아베수가 각광을 받는 시대가 된 것이다. 고굴절률시대는 굴절률보다 아베수가 먼저다. 색분산(색수차)이 크게 발생하기 때문이다.

안경에서 상질(像質)을 저해(沮害)시켜 시력을 떨어뜨리는 색수차(색분산)를 피하기 위해서는 말할 필요도 없이 아베수가 크고 굴절률이 보다 낮은 렌즈를 이용해서 만들면 된다. 그러나 현재 거의 대부분의 소비자들은 고굴절률렌즈를 사용한다. 고굴절률렌즈의 특징은 굴절률이 높은 대신 아베수가 작고 비중이 크다. 이것은 피할 수 없는 렌즈의 요구조건이다.

신종 플라스틱 렌즈는 종래의 유사 렌즈와 비교할 때 ①비중도 굴절률도 증가되었고 ②비중은 그대로인데 굴절률이 높아졌으며, 또 ③굴절률은 변하지 않았는데 비중이 낮아졌다.

그러나 새로 개발된 렌즈는 분명히 종래의 유사렌즈보다 고굴절성, 고분산성이고 무겁다. 색분산이 큰 고굴절률렌즈를 사용해서 안경을 만들기 때문에 색분산을 피하기 어렵다.

그러나 색수차를 피해서 안경을 만들 수 있는 다시 말해서 클레임을 피할 수 있는 방법이 있는데 그 요령을 설명하면 다음과 같다.

결론부터 말하면 eye size가 큰 테로 시력 교정을 하지 않는 것과 아베수가 낮은 재질의 렌즈를 피하는 것이다. 안경테에 삽입된 렌즈 사이즈가 커지면 주변부에서 색수차가 발생하기 쉬우므로 색수차를 줄일 수 있도록 작은 테를 선택하는 것이 좋다. 또 아베수가 30정도 되는 고굴절률렌즈로 시력을 교정하지 않는 것이 좋다(표2 참조).

1. 아베(Abbe)수의 취급 방법

대부분의 안경원에서는 고객을 상대로 신종 플라스틱 렌즈를 취급할 때 1차 압축(중굴절률)렌즈, 2차 압축(고굴절률)렌즈, 3차 압축(초고굴절률)렌즈란 용어로 막연하게 굴절률을 설명하고 있다. 그러나 아베수에 관해서는 입도 뻥긋하지 않는다.

신종 고굴절률렌즈를 취급함에 있어서 굴절률, 아베수, 비중은 다같이 중요한 요소다. 예를 들어 신종 플라스틱렌즈로 굴절률 1.76, 아베수 30, 비중 1.5인 렌즈를 취급할 때는 이 3가지 요소를 검토해야 한다.

색분산율의 역수인 아베수는 렌즈의 색수차의 크기를 나타내는 수치인데 그러면 그 수치를 실제로 어떻게 평가하고, 어떻게 이용하면 좋을까.
 
<표1>과 같은 수치는 이미 알고 있는데 그러면 아베수가 40.2인 것과 아베수가 30.0인 렌즈는 어떤 차가 있는 것일까.

아베수의 1/10을 취해서 그 값에 D(dioptry)를 붙이면 그 도수가 색수차(색분산)를 느끼지 않는 도수가 된다. 예를 들어 아베수가 40.2이면 4D라고 생각한다.
그러면 아베수 40.2인 렌즈에 있어서 4D라고 하는 것은 도대체 어떤 도수를 나타내는 것일까. 말하자면 그것은 「그 렌즈의 안경을 썼을 때, 측방시 등에서도 거의 색수차를 느끼지 않는 도수의 최대한의 값」이라고 할 수 있다.

이것은 축외색수차의 값을 렌즈의 도수와 시야의 양면에서 계산해서 구한 값으로 일상 실무체험과도 부합하는 것이다.

색수차량은 식(1)로 주어진다.
 
식(1)에서 Pc는 색수차량, P△는 프리즘 디옵터(△), ν(뉴)는 아베수다. 안경렌즈에 있어서 축외색수차의 양은 식(1)로 계산할 수 있다.

예를 들어 -4.00D의 안경을 착용하고, 수평방향으로 광심보다도 10mm 벗어난 점에서 느끼는 색수차량은 아베수 ν=40 일 때 식(1)로 계산하면 0.1이 된다.

그런데 색수차를 느끼지 않는 Pc 값의 한계치는 0.2와 0.12라고 말하지만 대개 0.1에서 0.2정도 근방에 있다는 것은 거의 틀림이 없다. 그래서 <그림1>과 같이 동공 중심에서 직경 35mm인 범위를 상정하고 그 이상의 시각(視角)으로 물체를 중심시(中心視)하는 경우는 적다고 말할 수 있다.

그 범위내에서의 Pc 값이(약간 여유있게 봐서) 0.2 이내로 들어가는 아베수와 D값 관계를 생각해보자. 식(1)에서
이 되므로 D/ν는 0.114로 된다.

만약 Pc를 0.2보다도 약간 가혹하게 작게 하면 D/ν는 훨씬 적게 된다. 여기서 암산하기 쉽도록 계산하기 편한 수치로서 D/ν=0.1=1/10 을 채용하면 「어떤 렌즈의 안경에서 광심 이외의 곳으로 물체를 봐도 거의 색수차를 느끼지 않는 도수는 그 렌즈의 아베수의 1/10의 수(數)인 D값 까지이다」라고 말할 수 있게 됨을 알 수 있다.

이것은 우리들의 경험적 사실에 반하지 않는다. 예를 들어 아베수가 58.6인 크라운(crown) 유리로 만든 안경에서(프리즘 처방은 하지 않고) 4D 및 5D의 도수로 측방시할 때의 색수차로 크레임을 받은 일은 한번도 없으나 아베수가 30대인 고굴절률렌즈에서는 4D 전후에서 크레임 호소를 듣는 일이 있다. 단, 그 한계치를 넘으면 반드시 색수차로 불쾌감을 느끼게 된다.

약도인 안경으로 원방시할 경우 등은 Pc 값이 0.2를 넘으면 본래 blur가 보이게 되는데 색수차에 관해서는 지나치게 걱정하지 않아도 좋을 것이다.

따라서 이 「10분의 1」이란 값은 「그것까지는 우선 안전」하다는 것이고, 「그리고는 위험」하지는 않겠지만 「주의를 요한다」라고 생각하면 된다.

그러니까 만일 -6D인 사람으로 아베수 40인 렌즈를 희망할 경우에는 「요주의」 상태에 있으므로 그 사람의 성격, 완전교정할 것인지 말것인지, 이전의 렌즈는 어떤 것이였는지, 측방시는 많은지 적은지 등을 생각해서 그 렌즈를 채용할 것인가 말 것인가를 판단하는 것이 좋다.

그리고 채용할 경우에는 색수차에 관한 과부족이 없는 적절한 설명이 필요하게 되기도 할 것이다.

 
2. 색수차를 피할 수 있는 렌즈의 최대 직경

일반적으로 시력은 두 점을 두 점으로 볼 수 있는 최소시각을 기준으로 해서 나타내는데 최소시각을 검사하는데 사용하는 란돌트환의 간극이 렌즈의 색분산(색수차)에 의해서 흐려져 보이게 되면 간극의 부위가 열려 있는지 닫혀 있는지 판단하기 곤란하게 되어 시력저하를 일으킨다.

렌즈의 색분산은 광심부근(중심부)일수록 작아지고 주변부로 나아갈수록 현저하게 된다. <표2>는 색수차를 피할 수 있는 최대 직경의 고굴절률렌즈를 구하기 위하여 식(2)로 계산한 값을 두 배해서 얻은 값이다. 따라서 <표2>에 게재된 값보다 렌즈 직경이 커지면 주변시할 때 색수차(색분산)를 자각하게 된다.

안경을 착용했을 때 시점(視點)의 위치에 따라 어느 정도의 색분산이 생기는가를 식(2)으로 계산할 수 있다.
 
일반적으로 Pc의 값이 대략 0.2를 초과하면 색수차를 느끼는 것으로 알려졌다. 이와 반대로 색수차를 느끼지 않는 영역은 어느 정도의 크기(범위)가 되는가를 식(2)로 계산하면 <표2>와 같다.

즉 <표2>의 수치는 각종 렌즈에 있어서 색수차(색분산)를 일으키지 않게 되는 렌즈의 최대 직경을 나타낸 값이다.

고굴절률렌즈로 안경을 만들 때는 이 표를 이용해서 색수차(색분산)를 피하는 안경을 만들면 좋을 것이다.

일반적으로 Pc의 값이 대략 0.2를 초과하면 색수차를 느끼는 것으로 알려졌다. 이와 반대로 색수차를 느끼지 않는 영역은 어느 정도의 크기(범위)가 되는가를 식(2)로 계산하면 <표2>와 같다.

즉 <표2>의 수치는 각종 렌즈에 있어서 색수차(색분산)를 일으키지 않게 되는 렌즈의 최대 직경을 나타낸 값이다. 고굴절률렌즈로 안경을 만들 때는 이 표를 이용해서 색수차(색분산)를 피하는 안경을 만들면 좋을 것이다.
 
덧붙이는 글

*(주) <표2>에서 색수차를 느끼지 않는 렌즈 직경의 크기는 절대적인 값은 아니며 이론적 계산에 의한 것으로 개인별 생리적 감도에 따라 변할 수 있다. 대체적으로 5D 이상의 고굴절률 렌즈로 시력을 교정할 때는 작은 테를 사용하는 것이 색수차를 줄이는데 좋으며, 이런 경우에는 CR-39렌즈를 이용하는 것이 바람직하다.

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