ISSN 1229-6457 대한시과학회지 : 제 15 권제 2 호 2013 Korean J. Vis. Sci. Vol. 15, No. 2 스포츠선글라스의구면수차와비점수차에대한연구 서지근 1) 조영남 2) 심현석 2) 김상현 2) 초당대학교, 안경광학과, 무안 1) 광주보건대학교, 안경광학과, 광주 2) 요약목적 : 스포츠선글라스에서문제가되는광학적수차를계산하였다. 방법 : 수차중구면수차는간단한광선추적프로그램을제작하여구했고, 비점수차는알려진해석적인방법으로계산하였다. 결과 : 구면수차는렌즈전면의곡률에가장크게의존한다. 전면곡률이큰스포츠선글라스의구면수차는일반안경렌즈에비해크게나타났으나착용에영향을미칠정도로크지는않았다. 스포츠선글라스에서가장문제가되는것은안면각과관련된수차였다. 스포츠선글라스는일반안경에비해안면각이훨씬크며, 이에따라구면렌즈를토릭렌즈로만드는비점수차가발생하였고, 그크기가 1D를넘는경우도있었다. 안면각과관련된수차는조제가공 P.D. 에따라커지거나작아지는것을확인하였고, 특히측면을주시하는경우, 렌즈좌우에안면각두배크기의각도차이가발생하고이에해당하는비점수차차이를유발한다는것을확인하였다. 결론 : 스포츠선글라스에서가장문제가되는요소는비점수차를유발하는안경테의큰안면각이다. 안면각에따른비점수차를보정하기위해서는안면각, P.D. 와렌즈의곡률을동시에고려한토릭렌즈의처방이가능하나, 이러한토릭렌즈도착용에따른부적응문제가있으며, 측방시에따른좌우렌즈의수차차이문제도해결할수없다. 그러므로스포츠선글라스의광학적문제점을제거하기위해서는클립테와같은안면각이작은테만이문제를해결할수있다. 찾아보기낱말 : 스포츠선글라스, 안면각, 난시, 수차 Address reprint requests to Sang-Hyun KIM Dept. of Ophthalmic Optics, GwangJu Health University, GwangJu TEL; +82-62-958-7792, E-mail; kimsh@ghc.ac.kr
스포츠선글라스의구면수차와비점수차에대한연구 Ⅰ. 서론 최근대한안경사협회에서실시한조사에따르면시력보정용안경을착용하고있는인구는꾸준히증가하고있으며, 1) 주 5일제의시행과더불어각종스포츠를즐기는인구가많이증가하고있다. 2) 특히야외활동의증가에따라편안하고안정적인스포츠활동을위하여고글형태의선글라스등의다양한형태의안경을착용한다. 이러한스포츠용선글라스들은대부분바람, 먼지등으로부터눈을보호하기위해서얼굴에밀착된형태이며, 스포츠활동중안경이흔들리거나탈착되지않게하기위해서일반안경과는다른둥그런모양의만곡도가매우큰안경테이다. 근시와같은굴절이상자가이러한스포츠선글라스를이용하는경우, 일반안경테에주로사용되는곡률이작은렌즈는스포츠선글라스에잘끼워지지않는테차이에따른문제가발생한다. 따라서시력보정용스포츠선글라스를조제하기위해서는선글라스테에적합한큰곡률을가지는안경렌즈를주문하여제작하거나일반안경렌즈를장착할수있는클립테를선글라스에부착하여제작한다. 이미몇몇업체에서렌즈프로그램을이용하여이러한시력보정용스포츠선글라스를조제하여제공하고있으나, 스포츠선글라스의전면만곡도등외형적으로어울리는형태수준에서제작되고있다. 또한스포츠선글라스를제조하는업체에공급되는프로그램의경우대부분미국, 유럽회사에서제공한프로그램으로한국인의얼굴형태에맞춘것이아니라외국인의얼굴형태를기본으로제작된프로그램이라는문제점이있으며, 특정스포츠선글라스테에적합한렌즈의굴절력구하는프로그램도렌즈의축별굴절력값만결과로제시될뿐그계산원리가제공되지않아추천하는렌즈사용에따른부작용을판단할수없어사용에어려움이있다. 일반안경과스포츠선글라스의큰차이점은안경테의수평방향큰만곡도, 안경테림의큰곡률그리고큰경사각이나안면각을들수있다. 3) 이러한일 반안경테와다른만곡도나곡률이큰스포츠선글라스를착용하는경우착용자의미적응으로어지러움등문제들이발생할수있다. 4) 현재까지선글라스와관련된연구들은선글라스의판매, 5) 디자인, 품질, 6) 유해광선차단효과, 7-10) 색감의변화 11) 에대한연구로, 스포츠선글라스의수차등광학적특성과관련된문제에대한연구는거의없다. 따라서본연구에서는본연구에서는근시, 원시와같은비정시가사용하는굴절력이있는렌즈를스포츠선글라스테에끼워사용할때나타나는안면각등에의한수차와같은광학적문제를고찰하고자한다. 스포츠선글라스의일반안경과다른특징들이어떠한광학적문제를만들며그크기는어느정도인지, 그리고어떤요소가가장큰문제점을야기하는가를고찰한다. Ⅱ. 연구방법 수차중에서왜곡수차는구면수차와효과가동일하여구면수차의고려로충분하며, 코마수차는같은형상계수를가지는렌즈의경우구면수차보다적은것으로알려져있어 11) 스포츠선글라스의광학적수차로구면수차와비점수차만을고려하였다. 구면수차는간단한광선추적프로그램을제작하여계산했고, 비점수차는알려진해석적인방법의계산을사용했다. 1. 구면수차계산을위한광선추적프로그램구면수차는간단한광선추적프로그램을제작하여계산하였다. 광선추적프로그램은광선이경계면들을거치면서굴절하는경로를계산하는방식으로작성하였다. 13) Figure 1과같이곡률반지름은 인첫번째경계면이있고경계면좌측의굴절률은 우측은 이며, 광선이광축과 의각도로 h 높이의경계면상의한점을향해입사한다. 102 Korean J. Vis. Sci. Vol.15, No.2
서지근 조영남 심현석 김상현 (4) Figure 1. Refraction at spherical surface. 물점까지의거리 s는 Figure 1에서와같이 이고, 물점 (A), 구심 (C), 입사점 (O) 이이루는삼각형변길이는 sin 법칙에의하여 이다. 굴절각 은 에서구하 고, 를이용하여둘째계면에의해형 성된상까지의거리 를 (2), (3) 과같은방법으로 구하면 (5), (1) 이다. 굴절률 인매질에서굴절률 인매질로빛 이입사하는경우, 광축과이루는각 은, 이므로 이고, 상점 (B), 구심 (C), 입사점 (O) 이이루는삼각형에 sin 법칙을적용하면 이다. 같은방법으로 j-번째계면에의한광선의궤적은, (6), (7), (8) (2) 이고, (1)(2) 식을정리하면첫번째계면에의해형성된상의위치 s' 은 이다. 이와같이계면들에의한굴절과광선의경로를추적하였으며, 광선경로로렌즈의위치별경로및굴절력을계산하였고, 위치별구면수차를계산하였다. (3) 과같고, 굴절각 은 snell 법칙 에의해구한다. 두번째계면이첫째계면과 만큼떨어져있다 면, 둘째계면과물점까지의거리 이고, 광축과이루는각 이다. 위와같은방법으로 둘째계면의입사각 는 2. 비점수차렌즈에기울어지게입사하는사광선속은단색광수차의요인으로알려져있다. 14) 사광선속이만드는수차중에서안경렌즈에가장문제가되는수차는비점수차로 Figure 2(b) 와같이빛이렌즈에기울어진각도로입사하는경우, 기울어진방향의초점거리가 Figure 2(a) 와같이수직입사의경우에비해짧아지는현상이나타난다. 이비점수차는 Figure 2(c) 와같이 (-) 렌즈에서도동일하게나타나며, 기울어진방향으로굴절력이증가한다. 광선이렌즈광심을향해진행하나렌즈 ( 굴절력 ) 가광축과 만큼 y축으로기울어진경우, 광선의 대한시과학회지 : 제 15 권제 2 호 2013 103
스포츠선글라스의구면수차와비점수차에대한연구 (a) D 1 =+12D, D 2 =-2D Ⅲ. 결과및고찰 (b) D 1 =+12D, D 2 =-2D, θ=20 o (c) D 1 =+2D, D 2 =-12D, θ=20 o Figure 2. Pencils of rays from (a) axial and (b),(c) off-axial point. 궤적을 가작다는근축근사를사용하지않고구하면, 렌즈의수평방향굴절력 ( ), 수직방향굴절력 ( ) 은잘알려진것과같이 14) 수식 (9) 와 (10) 과같 으며, (9) (10) 그리고그차이인비점수차는수식 (11) 과같다. (11) 따라서굴절력 인렌즈가광축과 각도로기울 어지면이렌즈는수식 (12) 와같은구면굴절력과, 일반안경과스포츠선글라스의외관상차이를비교해보았다. 차이를구체적으로파악하기위해일반안경테는널리사용되는금속테 (E사 ) 를택했고, 스포츠선글라스테는 3개회사 (A사, O사, R사 ) 의것을선택하여비교하였고, 테의전면만곡도, 림의곡률, 경사각, 안면각등을측정하였다. 렌즈의경우일반안경테에널리사용되는플라스틱렌즈들과스포츠선글라스용으로제작된렌즈들을선택하여비교하였고, 곡률, 두께를측정하고렌즈의굴절률도확인하였다. 스포츠선글라스테는 Figure 3에보이는것과같이만곡도, 안경테림의곡률모두가일반안경테에비해크다. 따라서일반안경테홈은전면굴절력이 +2.00D~+3.00D( 굴절률 1.55) 인렌즈가적합한반면스포츠선글라스테는 +9.00D 정도의전면굴절력을가진렌즈가끼워질수있도록되어있다. 그리고스포츠선글라스용렌즈들의전후면곡률을측정하여도 S+0.00D 부터 S-5.00D 까지모든렌즈들이굴절력과무관하게전면굴절력은굴절률 1.55 기준 +9.00D 이었다. 경사각은렌즈형태그리고착용자에따라다르지만단순비교해보면 Figure 3과같이스포츠선글라스가렌즈의곡률때문에약간크다. 가장큰차이를보이는것은안면각으로, 일반안경테의안면각은 5 정도인반면스포츠선글라스테는 20 ~25 이었다. 탈부착형클립테의경우, 클립테의 (12) 기울어진축방향으로수식 (13) 과같은원주렌즈가겹쳐진토릭렌즈와같은기능을하게된다. (13) Figure 3. Sports sunglasses and metal frame 104 Korean J. Vis. Sci. Vol.15, No.2
서지근 조영남 심현석 김상현 유동성으로안면각의정확한측정은어렵지만선글라스테본체보다약간작은 16 ~22 정도의안면각을가졌다. 이러한안경테의형태상차이가근시등비정시가스포츠선글라스를착용할경우일반안경착용했을때느끼지못한수차를유발한다. 되는 9커브의렌즈의경우 Figure 4(b) 하단그림에서보이듯이광심에서멀어지면초점거리가급격하게줄어드는구면수차가크게나타나는것을볼수있다. 스포츠선글라스의구면의큰곡률에따른구면수 차를정량적으로파악하기위해렌즈의위치별종구 1. 곡률이큰구면과구면수차스포츠선글라스와일반안경과차이점중하나는큰구면곡률이다. 일반안경테의경우낮은곡률의렌즈에적합하도록안경테가설계되어있으나, 스포츠선글라스의경우차폐를목적으로 Figure 3과같이안경테가심하게휘어져있고끼워지는렌즈도곡률이큰렌즈에적합하게되어있다. S-2.00D 렌즈를예로들어보면 Figure 3과같이일반안경테에쓰이는렌즈는 Figure 4(a) 왼쪽과같이 +3.00D 의전면굴절력을가진렌즈인반면스포츠선글라스와같이곡률이큰안경테에적합한렌즈는 Figure 4(a) 우측과같은곡률이큰 +9.00D 렌즈이다. 수차중에서렌즈의곡률에가장의존하는수차는구면수차이며, 렌즈의곡률이클수록구면수차도커지는것으로알려져있다. (15-16) 일반안경에서많이사용되는전면이 2-3 커브인렌즈의경우, Figure 4(b) 상단과같이위치에따라초점거리가크게차이 면수차 (longitudinal spherical aberration; LSA) 와횡구면수차 (transverse spherical aberration; TSA) 를계산하였다. 구면수차는광선추적프로그램을제작하여계산하였고, 광심인접위치 (h=0.01 mm) 에입사한광선과의비교를통하여계산하였다. 렌즈의전면과후면의굴절력합이 -3.00D 로같은굴절력이지만형상계수, 굴절률이다른렌즈에대해구면수차를계산하였고결과를 Figure 5에나타냈다. 여기서형상계수 (shape factor) 는렌즈전후면의곡률반지름합과차이의비인 이다. 곡률이큰메니스커스렌즈와같이형상계수가큰렌즈의경우종구면수차, 횡구면수차모두커지는것을확인할수있었다 (Figure 5(a)). 잘알려진것과같이광심에서멀어질수록구면수차는커지는것을확인할수있었고 (Figure 5(b)), 렌즈의굴절률이클수록구면수차가작아지는것을확인하였다 (Figure 5(c)). 렌즈의굴절률이 1.7 인경우종구면수차는 1.5 일때의수차의절반정도로줄어들었다. 한편렌즈의 나지는않는다. 그러나스포츠선글라스에널리사용 Figure 4. (a) Lenses of different curvature but with the same power of -3.00D. The front power of lens is +3.00D(left) and +9.00D(right). (b) Longitudinal spherical aberration for lens of front power +3.00D(top) and +9.00D(bottom) Figure 5. Spherical aberration for lenses of different (a)shape factor and (b)incidence height (c)index but the same power of -3.00D. 대한시과학회지 : 제 15 권제 2 호 2013 105
스포츠선글라스의구면수차와비점수차에대한연구 Table 1. Spherical aberration for front power +3D and +9D. n=1.55, t=1 mm, h=1 cm. Diopter (D) spherical aberration (D) curve 3 curve 9 ΔLSA -5D -0.121-0.377 0.256-4D -0.073-0.256 0.183-3D -0.040-0.162 0.122-2D -0.018-0.089 0.071-1D -0.006-0.036 0.030 0D +0.000 +0.003 0.003 Figure 6. Spherical aberration((a,c)longitudinal (b)transverse) for lenses of different power. n= 1.55, t=1 mm, h=10 mm, and power of lens is -5D( ), -4D( ), -3D( ), -2D( ), -1D( ), 0D( ). +1D +0.004 +0.034 0.030 +2D +0.009 +0.069 0.060 +3D +0.015 +0.106 0.091 +4D +0.024 +0.147 0.123 +5D +0.035 +0.192 0.157 두께가두꺼울수록구면수차가작아지나두께에대 한의존성은상대적으로작아무시할수있다. 렌즈의굴절률이 1.55 이며, 중심두께는 1 mm 인메니스커스형 (-) 렌즈의광심에서 1 cm 떨어진위치의종구면수차와횡구면수차를계산하였고, 결과는 Figure 6에나타냈다. 동일한굴절력에대해서는전면면굴절력이클수록즉렌즈의즉곡률이클수록종구면수차 (Figure 6(a)) 나횡구면수차 (Figure 6(b)) 가증가하는것을확인할수있다. 그러나 Figure 6(a) 에서보이는것과같이굴절력이다른렌즈들의종구면수차를비교할때굴절력에따라렌즈의초점거리의스케일이심하게차이나기때문에초점거리차이로수차값을비교하는것은어렵다. 따라서광심 종구면수차량은 3커브의일반안경의경우 -0.121D 이다. 반면, 같은위치에서 9커브인스포츠선글라스의경우종구면수차는 -0.377D 로수차가약 0.26D 만큼일반안경보다크게나타난다. 그러나굴절력이약한 ±1.00D 인렌즈나, 0.00D 인어포칼사이즈렌즈의경우 9커브렌즈와 3커브렌즈의종구면수차차이는 0.003D~0.03D 정도로작았다. 따라서굴절이상정도가작은스포츠선글라스착용자의경우추가로발생하는구면수차는무시할수있을정도로작았고, 처방 S-5.00D 와같이굴절이상이큰경우도굴절률이 1.7 정도로큰고굴절렌즈를사용하는경우추가되는구면수차는 0.1D 이하로작아졌다. 근처에위치의굴절력과광심에서 10 mm 떨어진위 치의굴절력차이로종구면수차를나타냈고결과는 Figure 5(c) 와같다. 굴절력이커질수록구면수차는커지며, 동일한굴절력이더라도곡률이큰렌즈가구면수차가큰것을확인할수있다. 일반안경렌즈에널리사용되는 3커브 ( = +3.00D) 와스포츠안경에널리사용되는 9커브 ( = +9.00D) 의종구면수차를비교하면 Table 1과같이 S-5.00D 안경의경우광심에서 1 cm 떨어진위치의 2. 안면각과비점수차스포츠고글과일반시력보정용안경과의가장큰차이를보이는요소는안면각 (Face Form Angle; FFA) 이며, 따라서스포츠선글라스제작에서고려해야할중요한요소는이안면각이다. 안면각은 Figure 7(a) 과같이안경테림과전면이이루는각으로정의된다. Figure 2에서보이는것과같이일반안경테의안면각은대부분이 5 이하의작은각을가지 106 Korean J. Vis. Sci. Vol.15, No.2
서지근 조영남 심현석 김상현 Table 2. Astigmatic aberration as a results of face form angle for lenses of -1D, -3D, -5D of power. Face Form Angle S-1.00D S-3.00D S-5.00D φ=15 o S-1.02D C-0.07D φ=20 o S-1.04D C-0.14D S-3.07D C-0.22D S-3.12D C-0.41D S-5.11D C-0.37D S-5.19D C-0.69D Figure 7. Schematic diagram of face form angle (FFA). (a) Definition of FFA (b) FFA and direction of view. φ=25 o S-1.06D C-0.23D S-3.18D C-0.69D S-5.30D C-1.15D 생기는반면안면각이있는안경렌즈는 ( 안면 각 ), 의추가굴절력이수평방향으로발생한다. 근시용안경의굴절력과안면각에따른비점수차의크기를계산하면 Figure 8과 Table 2와같고사용한굴절률은 1.5 이다. 렌즈의굴절력이나안면각이클수록수차가커지는것을확인할수있다. S-3.00D 렌즈착용자가안면각 20 나 25 인스포츠선글라스를착용할경우수평방향으로 0.4D~0.7D 정도의큰원주굴절력이발생하는것을볼수있다. 수차의크기보다문제가되는것은렌즈의수평축에추가되는원주굴절력이다. 예로처방이 S-3.00D 인사람이 -3D 렌즈가끼워진안면각 25 인스포츠 Figure 8. Astigmatic aberration for spectacles of different lens power and face form angle. 나, 스포츠선글라스는 15, 20, 심하게는 25 의안면각을가진안경테로되어있다. 안면각이큰안경테에렌즈가끼워지면안경렌즈는 Figure 7(b) 과같이시선방향과안면각만큼기울어진각도로놓여있게되며, 기울어지게입사하는광선속은수차를만든다. 17) 렌즈가광축에대해기울어지는경우에나타나는이비점수차는구면렌즈를토릭렌즈처럼기능하게만드는수차로크기는 (11), (12), (13) 식과같이 이며, 여기서 로구면굴절력이다. 경사각이있는안경렌즈는 ( 경사각 ), 의수직방향추가굴절력이 선글라스를착용하는경우, S-3.18D C-0.69D, Ax90 인안경을착용하는것과같게되며, 토릭렌즈에따른어지러움이발생한다. 스포츠선글라스에서나타나는문제중이안면각에의한구면렌즈의토릭렌즈화문제가가장심각하다. 이러한안면각에따른수차문제를제거하기위해서는이수차를보정하는토릭렌즈의처방이필요할것이며, 몇몇회사에서보정용프로그램을제공하고있다. 그러나난시가없는사람이토릭렌즈를착용하는데에따른부작용또한문제가될것이다. 스포츠선글라스착용자에게작용하는비점수차의양은안경테의안면각에항상비례하지는않는다. 안면각은안경테모양에의해결정되나비점수차가의존하는기울림각도는 Figure 9의그림과같이시선이닿는안경렌즈전면위치의접선과이루는각도이 대한시과학회지 : 제 15 권제 2 호 2013 107
스포츠선글라스의구면수차와비점수차에대한연구 Figure 9. Face Form Angle and P.D. 다. 안경테의중앙에안경렌즈가끼워져있다고하면 Figure 10. Angles between the direction of view and lens. Figure 9(a) 와같이 F.P.D.(Frame P.D.) 와기준 P.D. 가일치하는경우에는수차를유발하는기울어진각과안면각이동일하다. 그러나기준 P.D. 가 F.P.D. 보다큰경우는 Figure 9(b) 와같이수차를유발하는기울어진각은안경테의안면각보다크며, Figure 9(c) 와같이기준 P.D. 가 F.P.D. 보다작은경우기울어진각은안면각보다작다. 그리고 Figure 9에서보이는것과같이 F.P.D. 와기준 P.D. 가일치하지않은경우접선의기울기는렌즈의곡률에따라달라진다. 곡률이크다면 P.D. 의불일치에따른기울림각도가곡률이작은경우에비해크게나타날것이다. 따라서스포츠선글라스의 안면각에따른비점수차를보정하기위해서는안경테의안면각, 기준 P.D. 는물론렌즈의곡률까지고려하여야한다. Figure 11. Astigmatic aberration difference versus gaze angle. 면각이 5 도이하인일반안경의경우좌우렌즈의시 3. 시선의방향과수차안면각이큰스포츠고글의경우문제가되는것은시선방향에따른기울어진각도차이이다. Figure 10(a) 에서보이는것과같이안면각이큰렌즈의경우시선이옆을향하는경우안경렌즈표면과시선이이루는각은좌우눈에큰차이가발생한다. Figure 10(b) 과같이안면각이 θ인안경테에서왼쪽렌즈와시선이이루는각도가 α라고하면우측렌즈와시선이이루는각도는 로좌우측렌즈와시선이이루는각이안면각의두배즉 2θ만큼차이가난다. 안 선에대한각도차이는작게발생한다. 그러나안면각이큰스포츠선글라스의경우에는렌즈와시선과이루는각도가안면각의두배크기로차이나며, 따라서좌우안의비점수차차이도각도차이에해당되는만큼크게나타날것이다. 예로 Figure 10(a) 과같이시선과한쪽렌즈가수직을이루는경우다른쪽렌즈와는 2θ 크기의각도이므로 와같은큰수차차이가발생하며 Figure 10(b) 과같이안면각이 이고시선과렌즈사이각도가 라면좌우렌즈에유발되는비점수차차이는 크 108 Korean J. Vis. Sci. Vol.15, No.2
서지근 조영남 심현석 김상현 Table 3. Astigmatic aberration difference. 5 0.48 D 0.99 D 2.03 D 10 0.67 D 1.39 D 2.96 D 15 0.93 D 1.96 D 4.51 D 20 1.29 D 2.86 D 7.39 D 선글라스의차이가 5~8 정도에불과하고따라서경사각에따른차이는안면각에의한수차에비하면 1/3 이하로작다. Ⅳ. 결론 기로나타날것이다. 안면각이 15, 20, 25 인선글라스테에 +1D 렌즈가끼워져있고, 시선과렌즈가이루는각도가 α 일때좌우측렌즈에나타나는비점수차의차이를계산하면 Figure 11, Table 3과같다. 안면각뿐만아니라시선의방향이기울어져도양안의수차차이가커지며, α가커짐에따라수차차이가급격하게증가되는경향을볼수있다 (Figure 11). 예로시선각도 α 가 15 일때, 안면각이 15 인경우 0.93D, 안면각이 20 인경우 1.96D, 그리고안면각이 25 인경우에는 4.51D 의비점수차차이가나타난다 (Table 3). 이계산은 +1D 렌즈에대해계산한것이므로굴절력이큰렌즈는굴절력크기만큼수차차이는커질것이다. 널리사용되는 S-3.00D 렌즈가장착된스포츠선글라스착용자가 15 정도측방을주시할경우좌우렌즈에나타나는비점수차차이를계산해보면안면각이 15 인경우 -2.78D, 안면각이 20 인경우 -5.89D 와같은큰크기의수차차이가발생할것이다. 이러한측방시경우나타나는큰크기의비점수차차이가스포츠선글라스가해결해야할가장심각한광학적문제일것이다. 4. 경사각에따른수차스포츠선글라스에서크게문제가되는것은안면각이지만경사각도적지만영향을미친다. 스포츠선글라스는일반시력교정용안경테에비해경사각이크며, 이큰경사각에따른비점수차가 ( 경사각 ), 크기로렌즈의수직방향으로발생한다. 그러나경사각은안면각과다르게일반안경과스포츠 본연구는근시, 원시와같은비정시가스포츠선글라스를착용하였을때나타나는광학적문제점을계산하였다. 스포츠선글라스에서가장문제가되는요소는비점수차를유발하는테의큰안면각이다. 안면각에따른비점수차를보정하기위해서는안면각, P.D. 와렌즈의곡률을고려한토릭렌즈의처방이가능하며, 몇몇의스포츠선글라스회사들에서는처방프로그램을제공하고있다. 그러나이토릭렌즈처방도난시없는사람이토릭렌즈를착용함에따른부적응문제를발생시키며, 측면을주시하는경우에발생하는좌우렌즈의큰비점수차차이문제도해결할수없다. 스포츠선글라스의이러한광학적문제점을해결하기위해서작은안면각이필수적이며, 작은안면각을가지는클립테가부착된스포츠선글라스가그대안이될수있다. 참고문헌 1. Korean Optometric Association, Gallup Korea: National glasses utilization. 2011. 2. Yoon TH: Analysis of safety management on leisure sports and protection measure for consumer. Korean Association of Sports Law. 15(1), 101-121, 2012. 3. Lee JM, Jo HR, Jang WY. Study and research of seller's optical knowledge about sale of goggle or sunglasses. J. Korean Oph. Opt. Soc. 14(4), 1-10, 2009. 4. Park WJ, Kim SW, Hwang HY, Yu DS, Son JS: Induced prism by the categories of spectacle frames. J. Korean Oph. Opt. Soc. 17(3), 311-319, 2012. 5. Lee WJ, Sung DY, Youk DJ, Kang SS, Jang 대한시과학회지 : 제 15 권제 2 호 2013 109
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서지근 조영남 심현석 김상현 A Study on the Spherical Aberration and Astigmatism of Sports Sunglass Ji-Keun Seo 1) Young-Nam Cho 2) Hyun-Suk Shim 2) Sang-Hyun Kim 2) Department of Ophthalmic Optics, Chodang University, Muan 1) Department of Ophthalmic Optics, Gwangju Health University, Gwangju 2) Abstract Purpose: This study was conducted to calculate optical aberration of sport sunglasses. Methods: The spherical aberrations are calculated by homemade ray tracing program and the astigmatism aberrations are by well known analytic formulas. Result and Discussion: The spherical aberrations depend deeply on shape of lens such as front curvature. The spherical aberration of sports sunglasses is lager than that of general eyewear due to high curvature of sport sunglasses, but the amount of aberration is not so much to affect visual life seriously. The critical problem when wearing sports sunglasses is aberration with face form angle(ffa). The FFA of sports sunglasses frame is very larger than that of eyewear frame, and the astigmatic aberration due to FFA which transform spherical lens to toric lens induced over 1 D of size. The FFA related astigmatism can be bigger when standards P.D. is larger than dispensing P.D. Specially, when viewed sideways, we found that the difference of FFA between left and right eye is two times of FFA, and astigmatism aberration equivalent to two times of FFA occur. Conclusions: The critical problem when wearing sport sunglasses is astigmatism due to large FFA of sunglasses frame. The aberration problem of lens can be resolved by prescription of toric lens, but toric lens also have adaptation problem and also can not resolve the problem of aberration difference between left and right lens when viewed sideways. These optical problem of sport sunglasses can be solved only by frame of small FFA such as clip-in sunglasses frame. Key words: Sports sunglasses, FFA, Astigmatism, Aberration 대한시과학회지 : 제 15 권제 2 호 2013 111