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안경테(rim)의 커브 설계(2)
  • 강현식 교수
  • 등록 2015-08-31 17:54:20

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  • 렌즈미터, 조절이 개입되지 않도록 굴절률 산출 요구… 안경 유통 시 태크에 테 커브 명시 필요
 
(1)굴절률의 측정방법
앞서 설명한 것처럼 렌즈 커브계와 렌즈미터를 사용해서 굴절률을 쉽게 측정할 수 있다.

커브계로 전•후면의 커브(면 굴절력)를 측정하고, 렌즈미터로 정점 굴절력을 측정한 후 식(3)에 대입해서 산출하면 된다.

이때 렌즈미터는 조절이 개입되지 않도록 해서 굴절력을 정확하게 측정해야 하며 커브 측정치는 3회 정도 측정해서 평균치를 이용하면 렌즈의 굴절률은 소수점 첫째까지 정확한 굴절률을 얻을 수 있다.
 
예를 들어 바이어가 보낸 렌즈의 굴절률을 알기 위하여 렌즈미터로 굴절력을 측정한 결과 -2.50D였고, 이 렌즈를 커브계로 전•후면의 커브를 측정한 결과 전•후면의 면 굴절력이 각각 +4.25D, -6.25D였다고 하면 이 렌즈의 굴절률은 식(3)에 의하여 대략 n=1.66이 된다(우측 공식 참조).
 
(2)안경테의 커브(혹은 곡률반경)의 계산
위에서 식(1)과 식(3)으로 각각 렌즈의 커브와 굴절률을 측정하였으므로 렌즈의 곡률반경은 식(2)로 계산이 가능하다.

식(2)를 바꿔 쓰면 식(4)가 된다.

r : 렌즈의 곡률반경(㎜)
n : 렌즈 소재의 굴절률
D : 렌즈의 면 굴절력(커브 값)
 
바이어가 굴절률 n=1.66인 플라스틱 렌즈를 보내면서 여기에 맞는 안경테 커브를 설계하여 줄 것을 요청하였는데 이 렌즈의 커브를 측정한 결과 4커브였다.

이 렌즈의 설계 커브와 곡률반경을 계산하면 다음과 같다.
㉮실제의 렌즈 커브(D)=
(우측의 공식 참조)
 
㉯렌즈의 곡률반경(r)=


따라서 바이어가 보낸 렌즈에 적합한 테 커브는 5커브(곡률반경 r=132㎜)로 설계하면 테 커브와 렌즈 커브가 합치되어 바이어의 요구를 만족시킬 것으로 기대한다.
 
(3)안경렌즈의 커브와 테의 커브
안경렌즈의 커브는 굴절률, 곡률반경 및 굴절력(도수)에 따라 변한다.

또 렌즈 커브는 제조에 따라 렌즈 커브를 달리 설계하고 있는데, 굴절력이 제로(zero)인 평면렌즈(선글라스 렌즈, 고글 렌즈를 포함)에서부터 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8커브로 렌즈를 만들고 있다.

7커브 및 8커브는 특수 고글용 렌즈로 동양인의 얼굴에는 7커브가 적합하고, 8커브는 서양인들에게 적합하다.

안경렌즈는 두 개의 구면으로 전면과 후면으로 되어 있다. 오목렌즈인 경우 기본 커브는 전면을 채택하고, 볼록렌즈는 후면을 기본 커브로 한다.

그러나 테 커브를 설계할 때는 기본 커브 한 면만을 렌즈 커브로 채택하면 된다.

안경렌즈를 테에 끼울 때 기본 커브 쪽에 렌즈 가장자리를 뾰족하게(beveling) 옥습기(edger)로 가공하기 때문에 기본 커브를 테 커브로 채택하면 그것으로 충분하다.

오늘날 국내에서 생산되는 렌즈 커브는 제조회사마다 달리하고 있는데 대외비로 되어 있어서 정확하게 파악할 수는 없지만 대략 <표 1>과 같이 추정한다.

<표 1>에서 알 수 있는 것처럼 플라스틱 렌즈의 커브는 옛날의 유리렌즈나 CR-39렌즈를 사용할 때와는 비교할 수 없을 정도로 편평해졌다. 또 다양한 굴절률을 가진 렌즈가 개발되어 종류도 다양해졌다.

즉 굴절률 n=1.490(아크릴 렌즈), 1.498(CR-39렌즈), 1.53(Trivex 렌즈), 1.586(PC렌즈), 1.60, 1.66, 1.67, 1.71(Teslalid), 1.74, 1.76(Beluna Zx) 등 다양한 굴절률을 가진 렌즈가 유통되고 있다.

이러한 굴절률의 다양성은 <표 2>와 같이 렌즈의 종류를 재편해서 구분하기에 이르렀다.

그럼에도 불구하고 아직도 굴절률이 1.54~1.60인 렌즈군(群)을 고굴절률렌즈라고 부르는 것은 시대착오적인 호칭이다.

<표 2>와같이 신종 플라스틱 렌즈가 개발되어 렌즈의 커브가 얕아지고, 얇아지며, 가벼워지고 있음에도 불구하고 안경테의 커브 변화는 아직도 보수적 성향이 짙다.
 
■ 맺는말
지난 반세기동안 플라스틱 렌즈의 굴절률은 아크릴 렌즈(n=1.490)로 시작해서 최고의 굴절률 n=1.76까지 높아진 것은 유리렌즈를 대체시키기 위한 신소재 개발의 덕택이다.

이러한 덕택에 힘입어 렌즈의 형상은 커브의 다양화, 박형화, 경량화가 성취되었으며 그 결과 렌즈의 광학적 성능이 향상되었고, 시력교정 및 착용감 개선에 크게 기여해 왔다.

특히 플라스틱 렌즈 커브의 다양성은 테 커브의 다양성을 요구한다. 가장 이상적인 것은 테 커브가 렌즈 커브처럼 다양성을 갖는 것이나, 테 커브를 다양하게 만든다는 것은 현실적으로 불가능하다.

그래서 안경사 등은 금속테의 경우 테 커브를 조정하는 테 커브 잡기 집게(forming plier)를 이용해서 테가 렌즈 커브와 합치되도록 조정한다.

또 열가소성 플라스틱 테는 가열기를 이용해서 테 커브가 렌즈 커브와 합치되도록 조정하기도 한다.

그렇지만 이것은 완성된 테의 커브를 조정하는 것이므로 근본적인 커브의 불합치의 해결방법은 못 된다.

테 커브와 렌즈 커브를 완전히 합치시킬 수는 없지만 근접시킬 수 있는 방법이 있다.

테 제조업자가 렌즈의 굴절률을 몇 개의 그룹으로 분류하고, 그 그룹에 맞춰 몇 개의 한정된 테 커브를 갖는 안경테를 제작하는 것이다.

예를 들면 선글라스용 테는 6커브, 또는 4커브, 중굴절률용 테는 3, 4커브, 고굴절률용 테는 1, 2커브로 만드는 것이다. 그리고 고글용 테는 7커브로 만든다.

안경원에서 매출의 빈도가 가장 높은 처방도수는 굴절력이 1.00~3.00D인 중굴절률렌즈와 고굴절률렌즈이다.

여기에 적합한 테라면 대략 2커브, 2.5커브 및 3커브일 것이다.

이러한 커브에 근접하기만 해도 안경사의 불만이 해소될 것으로 기대된다.

또 안경테의 재질 설명 태그에 테 커브를 명시한다면 안경사에게 좋을 것으로 생각한다. 안경렌즈와 테 커브의 합치 상태가 좋다는 것은 물리적인 것보다 시광학적 의미가 깊다는 것을 강조하고 싶다. <끝>
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