1. 돋보기 안경의 필요성

사람의 수정체는 유년기에는 탄력성이 풍부해서 대략 +12D의 굴절력(정확하게는 조절력)을 갖고 있으나 20대가 되면 노화되기 시작하여 65세 이상이 되면 굴절력(조절력)이 겨우 +1D이하로 감퇴된다. 70세가 되면 조절력은 0D가 된다.

이러한 조절력 감퇴로 가까운 곳에 초점을 맞춰서 근거리에 있는 물체를 명시(明視)하기 어렵게 되는 것을 노안(노시)이라고 한다.

흔히 눈은 전자동 카메라와 비교한다. 각막과 수정체의 기능이 카메라 렌즈와 같고, 안검(눈꺼풀)•홍채•맥락막이 각각 셔터•조리개•암상자의 기능과 같기 때문이다.

그런데 사람도 나이가 들어가면 오래된 카메라처럼 고장도 나고 성능이 저하된다. 렌즈가 긁히고, 곰팡이가 펴서 뿌옇게 되고, 셔터와 조리개가 고장 나고, 수리를 해도 성능이 새것만 못하다.

사람의 눈도 마찬가지다. 깨끗하고 맑게 빛나던 투명한 각막에 반흔•부종•궤양•염증이 발생하면서 기능이 저하되어 상면이 흐려지고 시력이 떨어진다. 또 투명한 수정체가 딱딱하게 굳어져 조절기능이 감퇴되거나 뿌옇게 변색•착색되면 초점 맞추는 기능이 떨어지고, 홍채의 개폐 기능, 즉 조리개의 성능도 둔화되어 근업(near working)할 때 쉽게 눈이 피로해지고 시력도 떨어진다.

더욱이 필름 역할을 하는 망막이 벗겨지거나(망막박리) 황반부 중심와에 노인성 황반변성이 발생하면 시력이 떨어지고, 시야가 변하며 색이 엷게 보이고, 물체가 제 모양대로 보이지 않게 되어 끝내는 시력을 잃게 된다. 이 지경에 이르면 이미 눈은 전자동 카메라의 성능을 거의 잃게 된다.

수정체가 딱딱하게 굳어지면 탄력을 잃게 되어 조절력(가까운 물체에 초점을 맞추는 능력)이 떨어지고, 그 결과 근방시(近方視)할 때 근거리에 초점을 맞출 수 없게 되고, 또 투명한 수정체가 백내장으로 뿌옇게 되면 망막에 흐린 상(像)이나 또는 상을 맺을 수가 없게 된다. 뿌옇게 변질된 수정체 조직이 빛을 흡수하므로 수정체를 통과할 수 없어서 망막 위에 흐린 상이 맺힌다.

상이 흐려지면 시력이 저하된다. 그러나 뿌옇게 된 수정체는 수술에 의해서 아크릴수지(acrylic resin)로 만든 인공수정체(안내렌즈 : IOL)로 바꾸면 선명한 상이 망막에 다시 맺히게 되어 시력이 회복된다.

문제는 수정체가 비교적 투명한데도 불구하고 딱딱하게 굳어져서 탄력성을 잃고 가까운 물체에 초점을 맞추기 어려운데 있다. 노인이 양 손을 쭉 뻗어 신문을 들고 읽는 까닭은 이 때문이다.

이것은 수정체의 조절기능 저하로 연유된다. 조절기능은 폭주(가까운 물체를 볼 때 양쪽 눈이 코쪽으로 쏠리게 하는 기능)•축동(동공을 작게 오므리는 기능)과 연동(連動)되어 일어난다. 이 3가지 기능이 원활해야 좋은 근방시력(近方視力)을 얻을 수 있다.
돋보기는 수정체의 경화로 발생한 조절기능을 보충하고, 폭주가 일어나기 쉽도록 한다. 그래서 돋보기를 잘 맞춰 쓰면 눈의 피로와 두통(안정피로) 없이 편안하게 신문이나 책을 읽거나 TV등을 볼 수 있다.

그러면 돋보기는 어떻게 맞춰 쓰면 좋을까. 단초점렌즈•다초점렌즈를 이용해서 노시(노안)를 교정할 때 조제가공의 기본원리를 적용해서 근용안경을 만드는 원칙은 같다. 광학중심점의 높이•동공간거리 •전경각을 최적상태로 유지하는 것이 기본이다.

그러나 이 이외에 착용자의 시생활습관(視生活習慣)을 반드시 고려해야 한다. 우리나라 사람은 서양인과 달리 안면상의 눈과 코의 요철(凹凸)상태가 다르고, 우리의 노인이 좌식생활 위주라면 서양사람들은 주로 입식생활을 한다. 또한 우리의 노인이 누워서 신문을 읽을 때 저들은 소파나 의자에 앉아서 읽는다. 같은 시거리(視距離)일지라도 키 작은 사람이 볼 때와 키 큰 서양인이 볼 때 밑으로 떨어지는 시선의 각도는 다르다.

또 청년→중년→노년으로 갈수록 시선의 방향과 좌우광심의 높이도 변한다(그림1과 그림2 참조).
따라서 돋보기는 교과서적 기본원칙에 특히 시생활 습관을 고려해서 설계하고 제작되어야 한다.

2. 수평시선•원용시선•근용시선

신장이 167cm인 사람의 시선은 대략 20m 전방에 떨어진다. 이때 시선(시축)과 안경렌즈의 광학중심을 지나는 광축이 일치되기 위해서는 안면에 대한 안경의 경사각이 약 5°가 되어야 한다.

그러나 근업(near distance working)할 때는 근업거리에 따라 눈의 회전량은 변하게 된다. 1m 전방에 있는 물체를 볼 때 보다 40cm 전방에 있는 물체를 볼 때에는 안구의 회전량이 증가하게 된다. 안경렌즈 면과 시선은 시점(視點)에서 직각이 되는 것이 렌즈의 광학적 수차현상이 최소가 되므로 항상 시선은 렌즈의 광축과 합치되어야 한다.

3. 전경각과 편심량과의 관계

<그림3>에서처럼 수평시할 때 보다 근방시할 때는 안구의 회전량이 증가한다. 즉 원용시선은 수평시선 보다 5~10° 하방으로 떨어지고 근용시선은 수평시선보다 10~20° 떨어진다. 이때 근용안경(돋보기 안경)의 광축과 시축이 일치되는 렌즈의 하방편심량(광학중심의 하방 이동량)을 구하면 다음과 같다.