교정 렌즈의 작동 원리

세계 거의 모든 곳에서 가장 흔한 광경 중 하나는 -- 안경입니다! 우리는 세계관을 개선하기 위해 프레임 안의 렌즈에 너무 많이 의존하기 때문에 렌즈를 만드는 데 무엇이 들어가는지 궁금할 것입니다.

이 기사에서는 눈이 초점을 맞추는 방법, 렌즈가 작동하는 방법, 처방전을 읽는 방법, 마지막으로 개인의 처방전에 맞게 플라스틱 렌즈 블랭크를 연마하고 성형하는 단계를 포함하여 렌즈가 만들어지는 방법에 대해 설명합니다. 액자.

몇 가지 비전 기본 사항부터 시작하겠습니다.

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당신의 눈을 테스트

디스커버리 채널에서 제공하는 이 대화형 활동을 시도해 보세요. 시력을 테스트 하고 동시에 시력이 어떻게 작동하는지 알아 보세요 . 다른 인터랙티브 세그먼트를 통해 신체 시스템을 탐색하고 일상 생활에서 원활하게 움직이는 데 어떻게 도움이 되는지 확인할 수 있습니다.

내용물

1. 눈이 초점을 맞추는 방법
2. 초점없는
3. 렌즈 작동 원리
4. 렌즈 강도 결정
5. 렌즈 및 처방
6. 개요: 렌즈 제조 방법
7. 렌즈 만들기: 1부
8. 렌즈 만들기: 2부
9. 렌즈 만들기: 3부
10. 렌즈 만들기: 4부

눈의 뒷면의 복잡한 계층이다 세포 로 알려진 망막은 . 망막은 빛에 반응하여 그 정보를 뇌로 전달합니다 . 뇌는 차례로 그 모든 활동을 이미지로 변환합니다. 눈은 구형이기 때문에 망막의 표면은 구부러져 있습니다.

어떤 것을 볼 때 세 가지 일이 일어나야 합니다.

이를 위해 눈은 망막과 동공 (눈의 뒤쪽으로 빛을 허용하는 눈 중앙의 "관찰 구멍")과 투명한 덮개 또는 각막 (전면 창) 사이에 수정체가 있습니다. . 중앙으로 갈수록 두껍기 때문에 "플러스" 렌즈로 분류되는 렌즈와 각막이 함께 작용하여 이미지를 망막에 초점을 맞춥니다. (눈의 기능에 대한 자세한 내용은 시력 작동 방식을 참조하십시오 .)

정의

• Aberrations: 곡선이나 렌즈 표면의 불완전함으로 인한 고스트 이미지, 후광, 파도 또는 무지개
• 굴절률: 굴절력을 비교하는 데 사용되는 비율
• 플러스 렌즈(+): 중앙이 가장 두꺼운 렌즈. 초점을 앞으로 이동
• 마이너스 렌즈(-): 중앙에서 가장 얇은 렌즈. 초점을 뒤로 이동
• 초점: 굴절된 빛이 만나는 공간의 한 지점. 실제(플러스 렌즈) 또는 가정(마이너스 렌즈)일 수 있습니다.
• 동공 중심: 동공 바로 앞에 있는 렌즈의 점
• 난시: 추가 렌즈 도수를 생성하는 각막의 왜곡으로 인한 상태

때때로 여러 가지 이유로 눈의 초점이 제대로 맞지 않습니다.

대부분의 시력 문제는 눈이 이미지를 망막에 초점을 맞출 수 없을 때 발생합니다. 다음은 가장 일반적인 몇 가지 문제입니다.

또한 두 눈이 함께 작동하지 않을 때("사시") 복시를 교정하기 위해 렌즈를 만들 수 있습니다. 렌즈는 방향을 잃은 눈과 일치하도록 이미지를 이동하여 이 작업을 수행합니다.

그런 다음 수정 렌즈는 수차를 교정하거나 망막의 초점을 조정하거나 다른 이상을 보상하기 위해 처방됩니다. 굴절 시력 문제 작동 방식 에서 시력 문제에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다 .

곡면 렌즈를 통해 빛의 거동을 이해하는 가장 좋은 방법은 그것을 프리즘 과 연관시키는 것 입니다. 프리즘은 한쪽 끝이 더 두꺼우며, 이를 통과하는 빛 은 가장 두꺼운 부분으로 굴절 ( 굴절 )됩니다. 아래 다이어그램을 참조하십시오.

렌즈는 두 개의 둥근 프리즘 접합으로 생각할 수있다. 렌즈를 통과한 빛은 항상 프리즘의 가장 두꺼운 부분으로 구부러집니다. 마이너스 렌즈(위 왼쪽)를 만들려면 프리즘 의 가장 두꺼운 부분인 밑면 이 바깥쪽 가장자리에 있고 가장 얇은 부분인 꼭지점 이 가운데에 있습니다. 이렇게 하면 빛이 렌즈 중앙에서 멀어지고 초점이 앞으로 이동합니다. 렌즈가 강할수록 초점은 렌즈에서 멀어집니다.

플러스 렌즈를 만들려면(위 오른쪽) 렌즈의 가장 두꺼운 부분이 가운데에 있고 가장 얇은 부분이 바깥쪽 가장자리에 있습니다. 빛은 중앙으로 구부러지고 초점은 뒤로 이동합니다. 렌즈가 강할수록 초점은 렌즈에 더 가깝습니다.

올바른 유형의 렌즈를 눈 앞에 놓으면 초점이 조정되어 눈이 망막에 이미지의 초점을 맞출 수 없는 것을 보완할 수 있습니다.

렌즈의 강도는 렌즈 재료와 렌즈에 연마되는 곡선의 각도에 의해 결정됩니다. 렌즈 강도는 디옵터 (D) 로 표시되며 , 이는 빛이 얼마나 구부러지는지를 나타냅니다. 디옵터가 높을수록 렌즈가 강해집니다. 또한 시도 강도 앞의 더하기(+) 또는 빼기(-) 기호는 렌즈의 유형을 나타냅니다.

플러스와 마이너스 렌즈는 결합될 수 있으며, 총 렌즈 유형은 둘의 대수적 합이 됩니다. 예를 들어, -5.00D 렌즈에 +2.00D 렌즈를 추가하면 다음이 생성됩니다.

렌즈 모양

두 가지 기본 렌즈 모양이 검안에서 일반적으로 사용됩니다. 구면과 원통형입니다.

정의

• 복합 렌즈: 구면과 원통 성분이 모두 있는 렌즈
• 원통곡선: 세로로 자른 파이프와 같이 직선을 따라 방사되는 곡선
• 디옵터(D): 렌즈의 굴절력; 숫자가 높을수록 렌즈가 강해집니다.
• 굴절: 빛의 굽힘
• 구면 곡선: 농구공이 반으로 잘린 것처럼 모든 방향이 동일한 곡선

렌즈를 만들기 위해서는 먼저 렌즈 블랭크 가 필요합니다 . 블랭크는 공장에서 만들어지고 개별 실험실로 배송되어 안경으로 만들어집니다. 렌즈 원료는 직경이 약 4인치이고 두께가 1~1 1/2인치인 원반을 형성하는 주형에 붓습니다. 금형의 바닥은 전면에 구형 곡선을 형성합니다. 더 강한 곡선을 가진 작은 부분 을 금형에 넣어 이중 초점 또는 누진 렌즈용 부분을 형성할 수 있습니다.

처방전 읽는 방법

대부분의 처방전에는 네 부분이 있습니다.

검안사 또는 안과 의사의 약식 처방전은 다음과 같습니다.

2.25 -1.50 x 127 + +2.00

이것은 다음을 의미합니다.

실린더가 있는 렌즈의 총 도수는 +2.25 + (-1.50) = +0.75D입니다. 세그먼트에서 전력은 (+0.75) + (+2.00) = +2.75D입니다. OD는 오른쪽 눈, OS는 왼쪽 눈을 의미합니다.

정의

• 기본 곡선: 단순 구형 곡선; 기본 렌즈 곡선
• 렌즈 블랭크: 기본 구면 렌즈; 실험실은 처방전과 일치하도록 블랭크 뒷면을 연마합니다.
• 광학 중심: 빛이 렌즈 평면에 90도 각도로 들어오는 구면 렌즈의 한 지점
• 세그먼트: 읽기를 위해 추가된 렌즈 부분(이중 초점 또는 삼중 초점). 렌즈 블랭크에 별도로 추가하거나 베이스에 혼합 곡선으로 형성할 수 있습니다.

실험실에서 환자의 전체 처방전은 다음과 같은 정확한 세부 정보를 제공합니다.

실험실 기술자는 정확한 세그먼트( 추가 라고 함 )와 규정된 배율에 가까운 기본 곡선이 있는 렌즈 블랭크를 선택합니다 . 그런 다음 도수가 처방과 정확히 일치하도록 하기 위해 렌즈 블랭크 뒷면에 또 다른 곡선이 연마됩니다.

예를 들어, 매우 일반적인 렌즈 블랭크는 +6.00 디옵터입니다. 처방에 총 +2.00 디옵터가 필요한 경우 뒷면에 -4.00 디옵터 곡선이 연마됩니다: (+6.00D) + (-4.00D) = +2.00D. (아래 그림 참조) 필요한 경우 실린더 곡선도 동시에 연마됩니다.

처방에 따라 마이너스 렌즈가 필요한 경우 +6.00 디옵터 렌즈 블랭크를 계속 사용할 수 있습니다. -2.00 디옵터의 강도를 가진 렌즈를 만들기 위해 -8.00 디옵터 곡선이 뒷면에 연마됩니다: (+6.00D) + (-8.00D) = -2.00D.

1~3단계

교정 렌즈는 유리나 플라스틱으로 만들 수 있지만 요즘은 플라스틱이 가장 일반적입니다. 렌즈를 만드는 데 여러 종류의 플라스틱이 사용되지만 모두 동일한 일반 제조 절차를 따릅니다. 설명된 대부분의 단계는 유리에도 적용되지만 끝에 몇 가지 중요한 차이점이 표시됩니다.

자동화된 연구소라도 도수 렌즈를 만들기 위해 12단계를 따릅니다.

1단계: 기술자는 적절한 베이스 곡선을 가진 원하는 재료의 렌즈 블랭크를 선택하고 필요한 경우 도수를 추가합니다.

2단계: 처방에 따라 실린더가 필요한 경우 렌즈 전면에 선을 표시하여 180도를 정의한 다음 두 번째 곡선의 축과 일치하는 다른 선을 그립니다. 세그먼트가 있는 경우 세그먼트 가장자리를 180도 선으로 사용합니다. 종종 렌즈의 광학 중심은 세그먼트 가장자리보다 약간 위에 만들어지고 선은 적절한 거리로 표시됩니다. (참고: 세그먼트 또는 유도 프리즘이 없는 경우 렌즈가 표시되지 않고 렌즈가 연마된 후 실린더 축이 결정될 수 있습니다.)

3단계: 렌즈 전면은 그대로 두므로 특수 테이프로 보호하여 보호합니다.

정의

• 생성기: 렌즈 표면의 곡선을 연마하는 데 사용되는 복합 표면 그라인더
• 유도 프리즘: 광학 중심을 동공 중심에서 멀리 이동시키는 기술

4~6단계

4단계: 장비 유형에 따라 렌즈 는 일반적으로 한 번에 두 개의 곡선을 연삭할 수 있는 복합 표면 그라인더인 발전기 에 맞도록 준비해야 합니다 .

보호 테이프 위의 렌즈 전면에 척 리시버( 블록 이라고 함 )가 배치됩니다. 실린더 곡선이 있는 경우 실린더 축이 생성기의 실린더 스윕 축과 일치하도록 렌즈의 방향이 지정됩니다.

블록의 중심이 렌즈의 광학 중심이 됩니다. 장비에 따라 렌즈를 블록이나 플라스틱에 "접착"하는 특수 합금을 사용하여 특수 접착 패드로 렌즈를 고정할 수 있습니다.

5단계: 렌즈를 발전기에 삽입합니다.

렌즈는 생성기에 의해 생성된 복합 곡선 외에 다른 처리가 필요할 수 있으므로 렌즈도 척에서 기울어질 수 있습니다. 이 기울기는 더 얇은 렌즈를 허용하거나 처방의 특별한 요구 사항을 수용하는 데 자주 사용되는 광학 중심( 유도 프리즘 이라고 함)을 상쇄합니다 .

6단계: 기계에 곡선이 설정되고 렌즈가 생성됩니다(그라운드). 이 단계는 완전히 자동화되거나 수동으로 작동될 수 있습니다. 여기서 작업자는 수동으로 렌즈를 가로질러 깃펜(연삭 휠)을 쓸어 넘겨 원하는 렌즈 두께에 도달할 때까지 렌즈를 점차적으로 전진시킵니다. 렌즈 두께는 곡선 유형(플러스 또는 마이너스), 렌즈 재질(일부 플라스틱은 더 단단하고 더 얇게 연마될 수 있음) 또는 기타 고려 사항(예: 보안경은 일상용 렌즈보다 두껍게 제작됨)에 따라 결정됩니다. 렌즈가 작동 중에 너무 뜨거워지면 휘거나 찢어질 수 있으므로 물로 냉각되고 절단된 재료(스카프라고 함)도 씻어냅니다.

7~9단계

7단계: 렌즈를 발전기에서 떼어내고 특수 샌딩 기계( 실린더 기계 라고 함 )에 넣어 발전기가 남긴 자국을 제거합니다. 이를 위해 사포를 반전된 일치 곡선(예: 생성된 곡선 -2.00/-2.50과 일치시키기 위해 +2.00 베이스/+2.50 실린더)이 있는 블록에 접착하고 렌즈와 블록을 함께 문지릅니다. 그 동안 렌즈는 시원하게 유지되고 물로 세척됩니다.

샌딩 작업 후에는 사포와 물 대신 폴리싱 컴파운드로 세척한 펠트 폴리싱 패드를 사용한다는 점을 제외하고는 동일한 기계에서 렌즈를 폴리싱합니다. 이 단계가 완료되면 렌즈는 눈에 띄는 흠집 없이 광학적으로 깨끗합니다.

8단계: 렌즈에서 블록을 제거하고 렌즈를 세척하고 검사합니다. 때때로 특수 코팅이 렌즈에 적용될 수 있습니다. 이 시점에서 렌즈 블랭크에는 렌즈 뒷면에 추가 곡선 연마가 있고 연마되었습니다. 그러나 큰 직경의 블랭크는 여전히 환자가 선택한 프레임에 맞도록 크기와 모양이 지정되어야 합니다. 장비에 따라 여러 가지 방법이 사용되지만 모두 다음 설명을 기반으로 합니다.

9단계: 렌즈 블랭크는 세라믹 또는 다이아몬드 연삭 휠 또는 스테인리스 스틸 블레이드를 사용하여 선형 선반( 에저 라고 함)에서 성형됩니다 . 렌즈는 척을 수용할 수 있도록 다시 준비해야 하지만 가장자리만 절단되기 때문에 훨씬 더 부드러운 시스템이 사용됩니다. 작은 척 리시버는 완성된 렌즈의 기하학적 중심이 될 위치에 배치되고 렌즈는 180도 축을 향하게 됩니다. 일반적으로 렌즈에 수신기를 고정하기 위해 접착 패드만 필요합니다. 렌즈는 에저에 끼워지고 렌즈 반대쪽을 누르는 압력 패드로 제자리에 고정됩니다(엄지와 검지 사이에 매우 큰 동전을 중앙에 쥐고 있는 것처럼).

10~12단계

10단계: 테두리 모양의 패턴을 에저에 삽입합니다. 패턴은 일반적으로 플라스틱이며 프레임 제조업체에서 제공하거나 실험실에서 만들 수 있습니다.

최신 에저는 패턴을 사용하지 않습니다. 대신, 모양은 프레임을 측정하고 컴퓨터에 정보를 저장하는 프로브에 의해 결정되며, 컴퓨터는 차례로 가장자리 작업을 제어합니다. 작동하면서 천천히 회전하는 렌즈는 가이드가 렌즈와 일치하도록 회전하는 패턴에 접촉할 때까지 연삭 휠 또는 강철 블레이드인 빠르게 회전하는 절단 표면으로 가져옵니다. 프레임에 렌즈를 둘러싸는 완전한 테두리가 있는 경우 프레임의 홈에 맞는 렌즈의 가장자리를 따라 경사 또는 융기가 절단됩니다. 그렇지 않으면 가장자리가 평평하게 남습니다.

11단계: 이제 프레임에 맞게 절단된 렌즈를 프레임에 삽입할 준비가 되었습니다.

12단계: 렌즈를 프레임에 삽입합니다. 맞춤 및 방향을 다시 확인하고 마모된 나사 또는 경첩을 필요에 따라 교체하고 프레임을 정사각형으로 만듭니다. 그런 다음 완성된 안경을 철저히 세척하고 포장하여 환자에게 전달합니다.

유리 렌즈는 다이아몬드 커팅 표면이 사용되며 일부 세부 사항이 다를 수 있다는 점을 제외하고 플라스틱과 거의 동일한 방식으로 연마 및 광택 처리됩니다. 블랭크는 비교적 부드러운 유리로 만들어지며 프레임에 삽입하기 전에 강화하기 위해 화학 약품이나 열에 의해 강화되어야 합니다.

자동화의 발전은 렌즈 제조 방식을 빠르게 변화시키고 있습니다. 예를 들어, 대다수의 연구실은 이제 컴퓨터를 사용하여 곡선 매개변수와 렌즈 선택을 결정하고 여러 단계를 결합하거나 전체 작업을 자동으로 수행하는 장비를 사용할 수 있습니다.

교정 렌즈 및 관련 주제에 대한 자세한 내용은 다음 페이지의 링크를 확인하십시오.

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저자 소개

Bob Broten은 오레곤주 포틀랜드에 있는 Lenscrafters Inc.의 American Board of Opticianry 공인 안경점 및 공인 실험실 기술자입니다. 그는 생물학 학사 학위를 보유하고 있으며 학위 과정에서 물고기 시력에 대한 광범위한 연구를 수행했습니다.

저자의 주: 이 기사를 검토하는 데 귀중한 도움을 준 ABO 인증 안경점이자 Lenscrafters #671의 총책임자인 Erik Schopp과 Dr. Robert D. Forbes & Associates의 OD Dr. Dawne R. Griffith에게 감사드립니다. 광학 및 검안은 이 기사의 범위를 벗어나는 복잡한 주제입니다. 이 두 분야의 기본 원칙을 제시할 때 간결함을 위해 다소 지나치게 단순화했습니다. 이에 대해 사과드립니다. 사실이나 이론상의 모든 오류는 전적으로 내 것입니다. 이 기사는 간략한 개요이며 진단 가이드가 아니기 때문에 관심 있는 독자가 전문적인 조언을 구하는 것이 좋습니다. 또한 포틀랜드에 있는 Lenscrafters 매장 #671과 이 기사에 사용된 사진을 찍는 데 도움을 준 렌즈 기술자 Joshua Boyd에게도 감사합니다.